含碳水泥生料球预热预分解过程的数值研究

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1、含碳水泥生料球预热预分解过程的数值研究专业：材料学研究生：酒少武导师：徐德龙教授肖国先教授摘要西安建筑科技大学粉体工程研究所自上世纪90年代以来一直致力于大颗粒流化床的研究，以求开发出一种新型的水泥熟料煅烧工艺。本论文研究了水泥生料球中的传热、传质机理，所采用的料球是由石灰石、粘土和焦碳粉料混合制成的黑料球，直径为5-6ram。用数值模拟研究料球内的传热和分解过程。建立非稳态传热模型来描述碳的燃烧和料球内的传热过程，并建立了质量传递方程来描述石灰石分解和气体扩散过程，两个方程中都包括与热量和质量传递现象耦合的源项，并认为生料球是由粒径为30—60微米的石灰石、焦碳和

2、粘土球形颗粒组成的，各种组分在料球中分布均匀。用Fortran95语言编写计算程序求解方程，并模拟了料球在不同条件下的分解过程。采用石灰石分解率和焦碳燃烧率为过程特征指标，分析各种因素对料球分解的影响规律。结果表明：对于粒径为5mm，含碳量为5％的料球，在1273K的环境温度下石灰石完全分解需要3．4分钟，焦碳完全燃烧需要11．5分钟。温度、含碳量、环境气流速度和氧气浓度都是影响分解的重要因素，其中温度的影响最为显著。在1173K以上温度时，可忽略c02的影响。在30．60ttm粒径范围内，石灰石细度和焦碳细度对分解的影响较小。关键词：含碳生料球熟料煅烧石灰石分解非

3、稳态传热数值模拟论文类型：基础研究本研究得到国家自然科学基金资助西安建筑科技大学硕士学位论文NumericalSimulationofHeatandMassTransferProcessesinaFully7-fueledCementRawPelletSpecialty：ScienceofMaterialPostgraduate：JiuShaowuInstructor：Prof．XuDelongProf_XiaoGuoxianAbstractInanefforttodevelopanewfluidizationprocessforfiringcementclinke

4、r．InstituteofPowderEngineering．Xi’allUniv．ofArch．&Tech．hadlaunchedaprojectofcoarsegranulefluidizedbeddevelopmentinearly1990’s．Thispapertreatstheheatandmasstransfermechanismsoccurredincementrawpellets，Thesepelletsweremadeofgroundlimestone，carbon，andclaypowdersandthehumidifiedmixturewasr

5、olledintosmallballswithdiameterof5to6him，nominatedasblackrawpellets．Tosimulatetheheattransferandlimestonedecompositioninthepellets，usewasmadeofnumericalmethod．Amathematicalmodeloftransientheattransferwasdevelopedtodescribecarboncombustion,heatconductioninarawpellet．Anothermodelofmasstr

6、ansferwasalsoestablishedfordescriptionoflimedecompositionanddiffusionofrelevantgasspecies．Bothofthemodelsincludedsourcetermscoupling、Ⅳitlltheheatandmasstransferphenomena．InbotllmodelsarawpelletWaSconsideredasauniformdistributedmassofsphericalfineparticlesoflimestone，carbonandclayof30—4

7、5micronsinsize．AcomputationprogramusingFortran95hadbeencompletedandusedtosolvetheequations，andsimulationWascarriedoutunderdifferentconditions．LimestonedecomposedfractionandcarbonburntfractionwereusedtodescribetheinfluenceofVariOUSfactorsonthedecompositionofrawpellets．Resultsindicated