【導(dǎo)讀】4其它資料:本設(shè)計(jì)工廠有自己的礦山，其它條件均符合建廠要求，工廠氣象條件符合設(shè)計(jì)要求。大氣壓強(qiáng)（夏季）：720mmHg. 火材料選材計(jì)算與散熱計(jì)算，有關(guān)性能指標(biāo)計(jì)算，設(shè)計(jì)及附屬設(shè)備一覽表、設(shè)計(jì)評(píng)述，參考資料。1)要求每個(gè)人獨(dú)立完成，允許討論，但不能抄襲，鼓勵(lì)創(chuàng)新。②有關(guān)設(shè)備的選型,設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)說(shuō)明其選取依據(jù)，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的選取，亦應(yīng)說(shuō)明其來(lái)源。①圖紙必須按工程圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，鼓勵(lì)用計(jì)算機(jī)繪圖。②圖紙上必須注明設(shè)備主要尺寸及有關(guān)說(shuō)明，圖面應(yīng)清潔、整齊。—（第3周）：整理提交計(jì)算說(shuō)明書(shū)、圖紙以及其它設(shè)計(jì)資料，答辯。

　　

【正文】 預(yù)熱器 外層一般為導(dǎo)熱系數(shù)低，強(qiáng)度也較低的保溫材料，如輕質(zhì)粘土磚；內(nèi)層的 工作面為有一定強(qiáng)度且能夠較好抵抗堿性物質(zhì)侵蝕的耐火材料 ；筒 體最外層為鋼板，厚度 取 3? =10mm。 對(duì)于一、二級(jí)預(yù)熱器， 其耐火材料 可采用黏土質(zhì)耐堿耐火材料，以降低成本和提高保溫效果；在堿含量達(dá)到一定數(shù)量并有可能逐步富集的部位， 如 三級(jí)以下的預(yù)熱器，應(yīng)考慮耐 火度為 1100℃以上的耐 堿耐火材料。 耐火材料的主要參數(shù) ： 密度： 32070kg/m? ? 最高使用溫度： 1300～ 1400℃ 平均比熱： ? ? 4 6 10 kJ/ kgpCt ?? ? ? ?????℃ 導(dǎo)熱系數(shù)： ? ?31 0 .8 3 5 0 .5 8 1 0 W / mkt ?? ? ? ?????℃ ： 最高使 用溫度： 1150℃ 平均比熱： ? ? 4 6 10 kJ/ kgpCt ?? ? ? ?????℃ 導(dǎo)熱系數(shù)： ? ?32 92 6 10 W / mkt ?? ? ? ?????℃ 板： 22 導(dǎo)熱系數(shù)： ? ?3 6 W / mk ??????℃ 材料的厚度計(jì)算 已知參數(shù) 假設(shè)： 環(huán)境溫度 為 ： t1=25℃； 預(yù)熱器鋼板 內(nèi)外壁 溫 度為 ： tw2=tw1=85℃， 耐火層外壁溫度： t2； 耐火層內(nèi)壁溫度 ： t3 鋼板厚度取： ? =10mm； 旋風(fēng)筒外徑： d1； 保溫層外徑： d2； 耐火層外徑： d3； 耐火層內(nèi)外側(cè)溫度差為 30176。C 可以得到 各級(jí)旋風(fēng)筒的耐火材料、保溫材料的選擇以及各種材料的導(dǎo)熱率如下表： 旋風(fēng)筒級(jí)數(shù) C1 C2 C3 C4 C5 耐火材料選擇 黏土磚 黏土磚 黏土磚 黏土磚 黏土磚 保溫材料選擇 輕質(zhì)粘土磚 輕質(zhì)粘土磚 輕質(zhì)粘土磚 輕質(zhì)粘土磚 輕質(zhì)粘土磚 耐火材料導(dǎo)熱率 k1 保溫材料導(dǎo)熱率 k2 材料厚度計(jì)算 熱流密度 q 的計(jì)算 側(cè)壁和錐體熱流密度 計(jì)算公式為 ： 23 21 1 1 1 11 1 1 1( ) ( W /m )11ln2 π π wi iiittq t t ddk d d?????? ? ? ? ? ??? 頂蓋熱流密度 為： 221 1 1 11 1( ) (W /m )1 wniittq t tk????? ? ? ??? 式中： α1——外 壁面與周?chē)臻g之間的對(duì)流輻射綜合換熱系數(shù) ， 2W/m?℃ ； 其他各參數(shù)含義如前所述 對(duì)于 對(duì)流輻射綜合換熱系數(shù) 有： 441 11241 1 111273 [ ( ) ( ) ]100 100( ) [ W / ( m ) ]wwwt tA t t tt??? ??? ? ? ? ?? ℃ A? 對(duì)于側(cè)壁和頂蓋的取值分別為 和 ，因此可 求 得 ： 側(cè)壁的 綜合換熱系數(shù) α1= )]C[W/(m2 ?? 頂蓋 綜合換熱系數(shù) α2= )]C[W/(m2 ?? 厚度計(jì)算 參考 德國(guó)洪堡公司旋風(fēng)筒 結(jié)構(gòu)尺寸的資料，可以 查 到鋼板厚度與旋風(fēng)筒內(nèi)徑的比 D/? ， 從而得到各級(jí)旋風(fēng)筒的耐火層厚度。利用試湊法，得出各級(jí)保溫層厚度，利用各層熱流密度相等，即 側(cè)壁利用公式： 1 2 3 2 1 23232 ( ) 2 ( )ln( )ln( )wk t t k t tq dddD?????? 頂蓋利用公式： 1 iii it t qk???? 計(jì)算 耐火層與保溫層之間的 溫度 ，并 進(jìn)行校核。 試湊 結(jié)果 如下 表 ： 旋風(fēng)筒級(jí)數(shù) C1 C2 C3 C4 C5 24 鋼板外壁溫度 tw1/℃ 85 85 85 85 85 環(huán)境溫度 t1/℃ 25 25 25 25 25 耐火層內(nèi)側(cè)溫 t3/℃ 300 500 650 780 860 旋風(fēng)筒內(nèi)徑 D/m 7 7 δ/D 厚 度 鋼板 /m 耐火層 /m 保溫層 側(cè)壁 /m 頂蓋 /m 總厚度 側(cè)壁 /m 頂蓋 /m 總直徑 /m 熱流密度 側(cè)壁 W/m 頂蓋 W/m2 耐火層外壁溫度 t2 側(cè)壁 /℃ 頂蓋 /℃ 鋼板 溫度 側(cè)壁 /℃ 頂蓋 /℃ 鋼板預(yù)設(shè)溫度 /℃ 85 85 85 85 85 根據(jù)試湊結(jié)果可知，由設(shè)定的保溫層厚度所算得的耐火層外壁溫度與筒內(nèi)溫度的差值約為 30176。C，所得鋼板溫度約為 85176。C，均與假設(shè)溫度相符，故所得各層材料的厚度符合要求。 散熱量計(jì)算 由 中的熱流密度公式可以計(jì)算出 耐火材料和鋼板的 散熱 量 。 其中， 側(cè)壁及錐體 散熱量計(jì)算公式為： (kJ/s)Q q l? ? ? 頂蓋 散熱量計(jì)算公式為： (kJ/s)Q q S? ? ? 由于設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒為雙列結(jié)構(gòu)，故各級(jí)旋風(fēng)筒的散熱量為一列時(shí)的兩倍，各級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的散熱量計(jì)算結(jié)果如下： 旋風(fēng)筒級(jí)數(shù) C1 C2 C3 C4 C5 一 列 側(cè)壁及錐體散熱高度 (m) 頂蓋散熱面積 (m2) 側(cè)壁及錐體散熱量 (J/s) 頂蓋散熱量 (J/s) 合計(jì) (kJ/s) 雙 列 側(cè)壁及錐體散熱高度 (m) 頂蓋散熱面積 (m2) 側(cè)壁及錐體散熱量 (J/s) 25 頂蓋散熱量 (J/s) 合計(jì) (kJ/s) 每小時(shí)由預(yù)熱器設(shè)備散失的 熱量約為： 107kJ/h 。又 系統(tǒng) 表面散熱損失 QB = 500 (kJ/kg 熟料 )，設(shè)計(jì)窯的熟料產(chǎn)量為 ；所以 每小時(shí)系統(tǒng)表面散熱為 ： 108 kJ/h 。 預(yù)熱器表面散熱所占百分比為： ； 可見(jiàn)由預(yù)熱器表面散失的熱量很少，主要散熱是由回轉(zhuǎn)窯、分解爐和冷卻機(jī)引起的，同時(shí)也說(shuō)明預(yù)熱器耐火材料種類及磚厚度選擇合理。 旋風(fēng)筒 級(jí)數(shù) 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 四級(jí) 五級(jí) 筒 數(shù) 4 2 2 2 2 旋風(fēng)筒直徑 D(m) 7 7 內(nèi)筒外徑 d(m) 2 內(nèi)筒深度 h3(m) 圓柱體高度 h1(m) 錐體高度 h2 (m) 7 7 錐角 α ( 176。 ) 進(jìn)風(fēng)口尺寸 (m) 高度 b寬度 a 排料口直徑 de(m) 1 下料管內(nèi)徑 d0(m) 下料管聯(lián)接處高度 h4(m) — 聯(lián)接管道內(nèi)徑 dl(m) 側(cè)壁及錐體襯里厚度 (mm) 耐火層 224 224 保溫 層 47 68 73 104 158 總厚度 302 307 頂蓋襯里厚度 (mm) 耐火層 224 224 保溫 層 22 42 67 95 111 總厚度 276 301 側(cè)壁及錐體鋼板厚度 (mm) 10 10 10 10 10 旋風(fēng)筒外徑 (m) 26 7．設(shè)計(jì)評(píng)述與體會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多知識(shí)。它使我平時(shí)學(xué)到的知識(shí)得到了應(yīng)用和強(qiáng)化，并將理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)也讓我對(duì)專業(yè)知識(shí)有更深入的了解。 我剛拿到課程設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)時(shí)，感到有些無(wú)從下手。雖然之前我們學(xué)習(xí)過(guò)水泥生產(chǎn)的一些相關(guān)知識(shí)，但都是淺 淺的了解而已，對(duì)于設(shè)計(jì)的整個(gè)流程還是一竅不通，都不知道從哪下手。而且 CAD制圖以前也沒(méi)接觸過(guò)，更加讓我覺(jué)得這次課程設(shè)計(jì)的是很難的。 剛開(kāi)始的兩天，我主要是查閱了相關(guān)的書(shū)籍資料，并參照老師給的電子參考書(shū)上的例題進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算。雖然以前我們學(xué)過(guò)配料的計(jì)算，但是在一開(kāi)始還是遇到了困難。在設(shè)定水泥熟料率值時(shí)，參考書(shū)給的硅率范圍一般為 ～，但是我初定為 時(shí)，最后進(jìn)行核算率值時(shí)，所得硅率結(jié)果總是在 附近，后來(lái)經(jīng)由老師講解得知需要對(duì)題目的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，降低粘土中 Al2O3的含量，經(jīng)過(guò)改正后，算得 的數(shù)值與設(shè)定值偏差不大，初步的配料計(jì)算得到了解決。第一個(gè)問(wèn)題解決后，我就有了信心，似乎是找準(zhǔn)了方向。所以不管困難再大，只要堅(jiān)持就一定會(huì)有所收獲的。 接下來(lái)的平衡計(jì)算更讓我不知所措。于是我去圖書(shū)館借了一些水泥生產(chǎn)方面的書(shū)，參照相關(guān)的數(shù)據(jù)例題，嘗試著進(jìn)行了計(jì)算，但所得結(jié)果不和要求。我仔細(xì)又看了我的計(jì)算過(guò)程和參考書(shū)籍，發(fā)現(xiàn)是我漏掉了一些計(jì)算內(nèi)容才導(dǎo)致結(jié)果不對(duì)。這個(gè)過(guò)程讓我感受最深的就是，書(shū)籍是我們最好的朋友。雖然我們很多知識(shí)沒(méi)有學(xué)過(guò)，但是在圖書(shū)館總會(huì)找到相關(guān)的資料來(lái)幫助我們解決問(wèn)題。而且我也深深體會(huì)到了，能夠合理 的利用各類書(shū)籍資料也是我們必備的一項(xiàng)能力。 在繪圖上我也收獲很大。大家都覺(jué)得回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)單，而我的題目是較復(fù)雜的預(yù)熱器，因此我覺(jué)得這樣才會(huì)讓我對(duì) CAD 繪圖軟件了解的更多。 CAD 確實(shí)是一款功能強(qiáng)大的繪圖軟件，他給我們提供了很多的繪圖功能，使我們的畫(huà)圖速度和效果得到了很大的提高。我之前并沒(méi)有學(xué)過(guò) CAD 制圖，一開(kāi)始想的也很困難，開(kāi)始畫(huà)圖以后發(fā)現(xiàn)其實(shí) CAD 還是比較好用的。通過(guò)班主任李老師的初步講課和自己的摸索，整張圖紙畫(huà)下來(lái)，覺(jué)得自己對(duì) CAD 還是有了一定得了解。剛開(kāi)始用的時(shí)候出了很多錯(cuò)，操作也不熟練，一段時(shí)間摸索后，對(duì) 它越來(lái)越熟悉，畫(huà)圖也越來(lái)越快。同時(shí)我也深深體會(huì)到 CAD 應(yīng)用廣泛，對(duì)于我們學(xué)工科的學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果能夠很好地掌握這款軟件對(duì)我們以后的工作一定有非常大的幫助。 課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我從中的收獲不僅僅是完成了一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，更重要的是讓我學(xué)到許多實(shí)用的知識(shí)，別是對(duì)于 CAD 軟件的學(xué)習(xí)和運(yùn)用。另一方面通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)我也提高了學(xué)習(xí)能力、綜合分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。 8．參考資料 [1]姜洪舟 .無(wú)機(jī)非金屬材料熱工基礎(chǔ) .武漢：武漢理工大學(xué)出版社 ,2021. [2]徐德龍、謝峻林 .材料工程基礎(chǔ) .武漢：武漢理工大學(xué)出版社 ， 2021 [3]姜洪舟 .無(wú)機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備 (第 3 版 ).武漢 ：武漢理工大學(xué)出版社 ,2021. [4]馬保國(guó) .新型干法水泥生產(chǎn)工藝 .北京 ： 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021. [5]林宗壽 .無(wú)機(jī)非金屬材料 工學(xué) .武漢：武漢理工大學(xué)出版社 ,2021