国外比较中国在热解回转窑数学模拟方面的研究开展的早而且取得了良好的实验结果。Atisson等人在筒体内的物料输送运动过程、颗粒物在料床内的干燥、热解、运动,热解过程中物料挥发以及对窑内的热传导、热对流和辐射传热过程做了具体的分析,通过研究建立了回转窑的传热数学模型,之后成功的通过传热模拟了解窑内轴向温度分布和气体和物料颗粒的组成。为了知道数学模拟是否有效及适用,在工厂内对实际回转窑通过传感器测得各点温度和物料组成。结果显示测量值和模拟计算值能够吻合,说明了该模型是符合实际的。利用这个模型分析操作参数对回转窑内物料热解的影响,对回转窑提出一些优化意见。83980
Artins研究分析了回转窑传热过程的一些因素的影响,包括气体和物料在窑内传质过程中的流动和动力。从物理运动和化学反应两方面研究窑内热解过程,并且通过经验公式了解了窑壁和物料还有气体间的热传导、热对流和辐射传热。通过以上的研究,建立了回转窑的传热数学模型。利用数值模拟对回转窑内的轴向温度分布,并且通过窑尾排放烟气各组分的含量预测了物料、组成,检测结果和工业实际情况吻合。
Boateng和Barry在回转窑的内部物料运动和传热过程方面做了非常多有益的研究。为了了解回转窑内气体、物料和窑壁间的传热,他们先建立了一个轴向一维传热模型,之后通过研究、分析回转窑截面内的物料运动和传热,建立了物料在回转窑截面内的二维运动和传热模型。最后耦合回转窑轴向一维传热数学模型和截面内物料运动和传热数学模型,在忽略了回转窑内的化学反应如热解的情况下,建立了回转窑的准三维运动和传热数学模型。这个模型,明显的提高了回转窑的模型化水平,能较准确的描绘回转窑内轴向截面的温度场分布[1]。
以前限制大型数值仿真计算的技术颈瓶随着这十几年计算机技术的飞快发展,得到了有效的解决,为回转窑的传热数据模型和耦合模型的精准计算提供了适用的手段。
2国内的研究现状
国内在回转窑传热模拟这一方面研究晚,所以相关资料很少。邱夏陶等人在假设料床温度分布均匀,窑内壁、物料都是灰体的情况,及物料与被物料覆盖的窑壁无热传导的条件下,成功的应用辐射系数法建立了回转窑的传热数学模型,进行模拟计算。这个方法是建立传热数学模型的一种实用的方法,计算量小而且方法简便。完全能够对回转窑的优化提出一些有用的建议。
马爱纯等人综合考虑了回转窑内的热传导、热对流和辐射传热,对回转窑内的传热机制进行了深入研究,建立了煅烧式回转窑的一维传热模型。并对一维传热数据模型进行计算,采用的是龙格库塔(RungeKutta)法。进一步了解窑内物料的温度分布,并且通过实际情况验证窑内的温度分布和传热过程合理。这个模型可以应用在对回转窑传热模拟的研究和分析。
张志霄等人对回转窑内的传热过程进行了更深入的研究、分析,在已有基础上分析回转窑内换热系数间的的关系,影响换热系数的主要因素是窑内传热和炉体回转,着重的研究了其相关性。在填充床和流化床两种设备物料和接触面传热的研究比较深入,填充床Schlunder热渗透模型(PenetrationModel)是其中较优秀的,回转窑内物料与接触面间传热机制和它是一样的,因此可以将Schlunder热渗透模型应用在回转窑传热。论文分析、研究了转料与接触面间的传热过程,完善了以往的不足,并且总结了转料与接触面传热的关联式,设计出内热式回转窑传热数学模型,而且通过和以往的研究数据比较证明了换热关系式是合理的。为内热式回转窑的设计提供依据[2]。