空气与高温烧结水泥颗粒球间气固换热规律研究.pdf

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1、第33卷第9期工程热物理学报Vo1．33．NO．92012年9月J0URNALoFENGINEERINGTHERM0PHYSICSSep．，2012空气与高温烧结水泥颗粒球间气固换热规律研究罗峰欧阳小龙高诚黄愚胥蕊娜姜培学(热科学与动力工程教育部重点实验室清华大学热能工程系，北京100084)摘要本文对空气与高温烧结水泥颗粒的气固换热规律进行了非稳态实验研究和数值模拟。通过实验分析了空气速度、颗粒初始温度、颗粒大小对对流换热系数的影响，水泥颗粒直径为8．88cm和5．94cm，水泥颗粒初始温度约为500。C和700。C，空气速度范围1—4m／s，得到了实验范围内空气绕流烧结水泥颗

2、粒的对流换热经验关联式。结果表明：高温烧结水泥颗粒冷却过程中辐射换热热流密度与对流换热热流密度相当，不可忽略；实验所得准则数Nuf与Red的指数关系为O．5。对直径为8．88cm的水泥颗粒对应的试验工况进行了数值模拟，数值模拟结果与实验结果符合较好，误差在20％以内。关键词烧结水泥颗粒；气固换热；高温；实验；数值模拟中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：0253—231X(2012)09—158005Investigati0nonHeatTransferBetweenAirandSinteredCementBallofHighTemperatureLUOFengOUYAN

3、GXiao—-LongGAOChengHUANGYuXURui·-NaJIANGPei--Xue(KeyLaboratoryforThermalScienceandPowerEngineeringofMinistryofEducation，DepartmentofThermalEnglneering,TsinghuaUniversity,Beijing100084，China)AbstractThetransientexperimentalandnumericalinvestigationontheheattransferbetweenairandsinteredcementba

4、llofhightemperatureispresentedinthispaper．Theinfluencesofairvelocity，initialtemperature，cementballdiameterontheheattransfercoeficientareexperimentallystudied，airvelocityrangingfrom1to4m／s．diameterbeing8．88cmor5．94cmandinitialtemperaturebeingabout500。Cor700。C．Anempiricalcorrelationisproposedwi

5、thintheexperimentalrange．Theradiationheatfluxhasthesameorderofconvectionheatfluxduringthecoolingprocessofcementballofhightemperature；therefore，theinfluenceofradiationcouldnotbeignored．TheNufhasexponentrelationtoRedandtheexponentvalueis0．5．Moreover．thenumerica1simulationiscarriedout，correspond

6、ingwiththeexperimentalresearchoncementballof8．88amdiameter，andthenumericalsimulationresultsareinagreementwithexperimentalresultswitherrorlessthan20％．Keywordssinteredcementball；gas—solidheattransfer；hightemperature；experiment；numericalSjml11aton0前言水泥熟料冷却对于水泥品质和生产工艺有着很学者在特定条件下进行了理论计算[0_51或者实验大的

7、影响，现代化水泥生产线普遍采用篦式冷却方研究[6-10】，得到了不同范围内的准则数关联式。其式，空气从篦冷机中的高温水泥熟料中通过，对熟中，Ranz和Marshall[7,8]曾经总结了大量实验数据，料进行急速冷却，同时回收大量热量篦冷机内提出的球体在强制对流条件下的换热关联式关系明换热过程复杂，涵盖了传导、对流、辐射三种传热方确，表达简捷，一直以来被广泛引用。但是以水泥式。作为熟料床与气体间换热的基础问题，单个水工业过程为背景参数的气固换热研究还较少，出现泥熟料颗粒与气体间的气