[发明专利]链篦机抽风干燥段温度场二维分解建模方法

权利要求书

1.链篦机抽风干燥段温度场二维分解建模方法，其特征在于，依据球团链篦机抽风干燥段的结构特点和球团干燥工艺要求，将链篦机抽风干燥段空间温度场的数学模型划分为：单独考虑垂直方向的温度场数学模型；单独考虑水平移动方向的温度场数学模型；并对链篦机抽风干燥段的关键区域，包括抽风干燥段热风出入口、鼓风干燥段的球团料层出口和预热I段的球团料层入口区域，在建模时考虑这些区域温度场之间相互耦合的影响，对温度场建模公式中的参数进行修改完善，确保气流气压物理信息量变化剧烈的区域中对温度造成影响的参数考虑在模型中；二维分解建模的模型的输入输出数据包括垂直方向和水平移动方向上及邻近区域中影响温度的参数信息；基于垂直方向和水平移动方向上初始时刻的条件及边界上与速度、压力及温度有关的条件得到的温度场数学模型，最后通过拟合关系式得到抽风干燥段温度场全局模型；

所述链篦机抽风干燥段温度场二维分解建模方法包括如下步骤：

(1)二维分解：针对链篦机内气体流动、传热和传质过程十分复杂，在保证能实体现各个物理量变化规律的前提下，对抽风干燥段的热过程做适当的简化，在保证模型精度和降低维数的条件下对温度场进行划分，包括将链篦机抽风干燥段温度场空间上划分垂直方向和水平移动方向两个维度；

(2)垂直方向温度场建模：基于流体力学和传热学理论，沿链篦机垂直方向形成一个链篦机顶部到球团料层上表面温度逐步变化的垂直温度场；抽风干燥段热气流之间的对流换热方式为风机驱动的强制对流换热，且热量传递方向为由链篦机顶部到球团料层表面，传递过程中热气流被冷却，此过程采用牛顿冷却公式确定对流换热；

(3)水平移动方向温度场建模：球团随篦床移动，随着来自预热Ⅱ段的热风加热，其沿篦床行走方向形成一个由223℃到373℃梯度变化的温度场；当水平移动方向维度划分后，考虑抽风干燥段与鼓风干燥段和预热I段交界处的温度边界条件对邻近区域的影响，同时考虑球团料层和气流之间的热传导建立水平移动方向的温度场模型；

(4)模型融合：基于输入输出数据划分的二维温度场，选定影响温度场的关键因素建立的温度场二维分解模型后，按照拟合关系式将垂直方向和水平移动方向上的二维分解模型进行融合。

2.根据权利要求1所述的链篦机抽风干燥段温度场二维分解建模方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对抽风干燥段的热过程做适当的简化，具体为：忽略风箱和上罩的影响；认为球团链篦机与外部空气绝热，不进行传热；不考虑各段之间的串气影响；认为气体不可压缩，即抽风干燥段内气体的流动为不可压缩流动；将球团料层视为各向同性多孔介质；认为抽风干燥段沿宽度方向不存在温度梯度，即忽略沿宽度方向上的温差。

3.根据权利要求1所述的链篦机抽风干燥段温度场二维分解建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中，牛顿冷却公式具体为：

Φ＝Ah(T_f-T_w)

其中：h为表面传热系数；T_w为物体表面温度；T_f为流体温度。

4.根据权利要求1所述的链篦机抽风干燥段温度场二维分解建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在热量由链篦机顶部到球团料层表面传递时，采用传热学中的对流传热对此过程进行建模，包括建立质量守恒方程、动量守恒方程及能量守恒方程。

5.根据权利要求4所述的链篦机抽风干燥段温度场二维分解建模方法，其特征在于，所述质量守恒方程具体表达式为：

所述动量守恒方程表达式为：

其中，F_y是体积力在y方向的分量，η是动力粘度；

运动流体的能量守恒方程表达式为：

式中，λ为导热系数，ρ为流体的密度，c_f为比热容，表示流体温度随时间的变化，称为非稳态项，x、y表示空间直角坐标,x表示水平方向，y表示垂直方向，u、v为气体流速在x、y方向上的分量，p为气流压力，t是鼓风机的入口热气流温度，τ表示时间变量。