基于ANSYS Workbench的回转窑稳态热分析及窑皮厚度优化.pdf

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1、2013年7月机床与液压Ju1．2013第41卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVoI．4lNo．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．13．037基于ANSYSWorkbench的回转窑稳态热分析及窑皮厚度优化高真，熊禾根，张文强(武汉科技大学，湖北武汉430081)摘要：基于ANSYSWorkbench平台，运用Fluent软件模拟了某矿用回转窑燃烧火焰及其所产生高温气流的温度场分布；建立了回转窑的数值模型，并通过稳态热分析得出了回转窑窑体的温度分布云图，结果表明：窑外壁部分长度内温度超过了400℃，且沿

2、窑长方向温差较大。为保证不因窑壁温度过高而影响托轮正常工作，且使得沿窑长方向窑壁温度尽量均匀，提出采用变窑皮厚度的结构改进措施；进一步通过模拟得出了较优化的窑皮厚度。对优化后的结构进行稳态热分析，结果表明，有效解决了上述问题。关键词：回转窑；燃烧火焰；数值模型；窑皮；优化中图分类号：TF062文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)13—132—4Steady·stateThermalAnalysisforRotaryK_jlnandtheCoatingThicknessOptimizationwithANSYSWorkbenchGAOZhen，X

3、IONGHegen，ZHANGWenqiang(WuhanUniversityofScience&Technology，WuhanHubei430081，China)Abstract：Asimulationwasconductedwithcombustionflameandthetemperaturedistributionofitshigh-temperatureairflowforamine-usedrotarykilnbyusingFluentandANSYSWorkbench．Then，numericalmodeloftherotarykilnwases

4、tablishedandsteady—statethermalanalysisWasdonetoobtainthetemperaturecontoursofthekilnbody．Theresultsshowthatkilnouterwalltemperatureexceeds400℃withinsomelengthrangeandtemperaturesvarygreatlyalongthekilnlen~hdirection．Inordertoavoidthebackuprolldeformationandmakethetemperaturedistribu

5、tionuniform，anewrotarykilnstructureinwhichcoatingthicknesswaschangeablewasputforward．Furthermore，coatingthicknesseswereoptimizedthroughsimulationtest．Theresultsofsteady·statethermalanalysisfortheimprovedstructureshowtheproblemsmentionedabovearesolvedverywel1．Keywords：Rotarykiln；Burni

6、ngflame；Numericalmodel；Kilncoating；Optimization回转窑是冶金工业中常用的热工设备，其热工制气流与物料表面的辐射与对流传热、气流与窑体内壁度的稳定性直接关系到烧成物料的质量，而窑内气体的辐射和对流传热、暴露的窑壁与物料之间的辐射传温度又是影响热工制度的重要因素⋯。因此，分析回热、覆盖壁面与物料的辐射和导热、窑壁内的导热以转窑内部温度场分布，对了解回转窑内的热工制度、及混合引起的物料表面和内部间的换热等。在上述实时掌握物料的煅烧状况具有重要意义。作者采用传热途径中，气体与物料表面的辐射传热、暴露的窑ANSYSWorkbe

7、nch数值模拟平台，对回转窑的稳态温壁与物料之间的辐射传热以及覆盖壁面与物料的辐射度场进行了分析，得出了回转窑内部气流温度场和窑传热对回转窑窑体的温度影响较小，为使问题简化并体温度场分布的可视化结果；以此为基础，进一步对不影响工程精度，模拟过程通常忽略这些影响较小的回转窑窑体的结构优化进行了研究。传热途径。从理论上说，回转窑工作稳定后内部气流1回转窑内部传热的基本理论和物料的温度在回转窑横截面周向为一定值。由于窑根据传热学理论，在回转窑工作过程中，回转窑体的旋转，窑内壁不断与热气流和温度较低的物料接的传热过程有稳态热传递和非稳态热传递两种情况。触，并进行热交换，

8、可以看成是物料对窑内壁不