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第1章 陶瓷材料热物性研究及物性数据库的建立1

1.1陶瓷材料热物性学及研究内容1

1.2陶瓷材料热物性测试方法1

1.2.1热常数仪测试原理4

1.2.2仪器结构6

1.2.3样品制备6

1.2.4标准试样的测试7

1.3陶瓷材料导热系数与气孔率关系8

1.3.1陶瓷材料导热系数与气孔率之间的理论推导9

1.3.2陶瓷材料导热系数与气孔率的研究进展12

1.3.3陶瓷材料导热系数与气孔率的实验分析14

1.3.4小结16

1.4陶瓷材料微观结构及焙烧程度对导热系数的影响16

1.4.1陶瓷材料微观结构与导热系数的机理分析17

1.4.2焙烧程度与导热系数的机理分析20

1.4.3陶瓷材料微观结构及焙烧程度对导热系数的实验分析22

1.4.4小结24

1.5陶瓷材料导热系数随温度变化关系的实例研究25

1.5.1国内外概况25

1.5.2六个理论方程分析26

1.5.3影响陶瓷材料导热系数的主要影响因素分析27

1.5.4陶瓷材料导热系数与温度的关系28

1.5.5小结33

1.6成形工艺条件对坯体导热系数的影响33

1.6.1成形压力对坯体导热系数的影响33

1.6.2含湿率对坯体导热系数的影响33

1.7无机材料热物性数据库管理系统的设计34

1.7.1主控制模块35

1.7.2子控制模块36

1.7.3通用管理系统模块37

1.7.4功能模块37

1.7.5管理系统设计的特点41

1.7.6小结45

参考文献45

第2章 管道保温47

2.1保温材料的种类47

2.1.1蛭石制品48

2.1.2珍珠岩制品48

2.1.3硅藻土制品48

2.1.4石棉48

2.1.5玻璃纤维49

2.1.6硅酸钙49

2.1.7矿渣棉49

2.1.8岩棉50

2.1.9硅酸铝纤维50

2.1.10莫来石纤维51

2.2保温材料热物性的研究52

2.2.1导热机理52

2.2.2导热系数的测试方法53

2.3表面温度的测试方法55

2.3.1热电偶法55

2.3.2表面热电偶和热电阻方法59

2.3.3红外辐射温度计法59

2.3.4红外热成像法59

2.4表面散热损失的测定59

2.4.1热流计法59

2.4.2热平衡法（焓差法）60

2.4.3表面温度计法、温差法61

2.5管道保温研究62

2.5.1建立管道保温数学模型62

2.5.2管道保温实体模拟方案64

2.5.3计算机模拟实验65

参考文献67

第3章 陶瓷窑炉的水力模型研究69

3.1隧道窑烧成带的水力模型研究69

3.1.1实验模型的建立69

3.1.2实验结果与分析73

3.1.3结论80

3.2烧重油辊道窑燃烧室结构的水力模型研究81

3.2.1实验模型的建立81

3.2.2实验方法85

3.2.3实验结果及讨论85

3.2.4结论87

3.3新型间歇式梭式窑的水力模型研究87

3.3.1实验模型与方法88

3.3.2实验方法的设定及选择原则90

3.3.3结果分析90

3.3.4结论93

参考文献93

第4章 陶瓷窑炉的空气动力模型研究94

4.1隧道窑的预热带和冷却带的对流传热模拟94

4.1.1前言94

4.1.2实验装置与方法96

4.1.3数据处理方法100

4.1.4实验结果与分析102

4.1.5结论114

4.2隧道窑烧成带的对流传热模型研究115

4.2.1概述115

4.2.2实验模型、测试装置和方法115

4.2.3实验数据处理与分析121

4.3梭式窑中料垛码法空气动力模型研究127

4.3.1前言127

4.3.2实验原理与实验装置127

4.3.3实验方法131

4.3.4数据处理135

4.3.5结果与分析136

4.3.6结论154

参考文献155

第5章 陶瓷窑炉的火焰模型模拟156

5.1陶瓷窑炉火焰模型研究的现状156

5.2火焰模型的建立原则156

5.2.1陶瓷窑炉火焰模型的模化比156

5.2.2陶瓷窑炉火焰模型的简化156

5.2.3陶瓷窑炉火焰模型尺寸的确定157

5.3陶瓷窑炉火焰模型的研究方法157

5.3.1温度和温度场的测定157

5.3.2火焰边界的确定157

5.3.3流型显示方法158

5.3.4陶瓷窑炉的燃烧情况的测量158

5.4陶瓷辊道窑预热带火焰模型研究158

5.4.1模拟对象158

5.4.2模型的简化及建立158

5.4.3实验装置160

5.4.4实验方法160

5.4.5结论162

5.5辊道窑烧成带火焰模型研究163

5.5.1模化条件163

5.5.2模型尺寸与结构164

5.6实验设备及测试装置167

5.7实验结果及讨论168

5.7.1代表性温度点的确定168

5.7.2油烧辊道窑烧成带温度特性169

5.7.3结论173

参考文献174

第6章 实体模型模拟175

6.1火焰温度场的红外热成像测试175

6.1.1红外热成像仪的工作原理176

6.1.2实体模型的建立178

6.1.3火焰的红外热图像测试179

6.1.4红外热图像处理方法的优点180

6.2利用人工神经网络技术进行动态温度场预测181

6.2.1人工神经网络的结构及原理182

6.2.2温度场分析的模拟仿真184

6.3辊道窑内动态温差的测试187

6.3.1原型动态实测法188

6.3.2喷枪燃油火焰温度场的测试189

6.3.3辊道窑内动态温差的测试191

6.4辊道窑内闸板及挡火墙设置对窑内温差影响192

6.4.1引进辊道窑档火板的设置192

6.4.2档火板设置对辊道窑内温度的影响195

6.4.3辊道窑中设置档火板的效果比较197

6.5窑炉外壁温度场的红外热成像测试197

6.6宽断面辊道干燥窑动态温度场的测量与分析198

参考文献201

第7章 陶瓷窑炉的计算机模拟203

7.1宽断面隧道窑的计算机模拟及结构优化203

7.1.1宽断面隧道窑预热带计算机模拟203

7.1.2宽断面隧道窑冷却带的计算机模拟208

7.1.3宽断面隧道窑结构的优化214

7.1.4影响宽断面隧道窑热耗的因素分析217

7.1.5宽断面隧道窑计算机模拟及优化系统软件结构222

7.2辊道窑的计算机模拟及最佳烧成曲线的研究226

7.2.1烧墙地砖辊道窑的计算机模拟226

7.2.2模拟结果分析与讨论228

7.2.3最佳烧成曲线的确定230

7.3利用FLUENT软件进行陶瓷窑炉的模拟研究231

7.3.1利用GAMBIT建立辊道窑的计算模型233

7.3.2利用FLUENT3 D求解器进行求解235

7.3.3结果与分析239

7.4电热隧道窑素烧面砖的计算机模拟241

7.4.1研究对象及其数学模型的建立241

7.4.2有限元方程的推导243

7.4.3程序简单框图247

7.4.4计算结果与分析247

7.5辊道窑干燥器的数字模拟250

7.5.1研究对象及干燥原理250

7.5.2辊道窑预干燥带质量平衡数学模型251

7.5.3窑内传热过程及临界水分分析251

7.5.4制品在干燥过程中温度场的分布及湿含量计算的数学模型253

7.5.5热工测定及热平衡计算和分析256

7.5.6数字模拟方案及模拟结果分析257

7.6间歇窑窑墙温度场的图形仿真研究259

7.6.1图形仿真的数学模型260

7.6.2窑体温度场图形仿真系统的设计264

7.6.3窑墙的蓄热与散热分析264

7.6.4窑墙的温度场分析266

7.6.5结论267

7.7辊道窑烧成面砖传热过程模拟267

7.7.1研究对象及参数268

7.7.2数学模型268

7.7.3计算方法274

7.7.4模型的验证277

7.8半隔焰辊道窑窑内传热的模拟278

7.8.1研究对象及传热过程的理论分析278

7.8.2数学模型的建立279

7.8.3辊道窑的热工测定286

7.8.4数字模拟方案及结果分析286

7.9窑墙非稳态导热的数值模拟289

7.9.1非稳态导热在陶瓷窑炉中的研究现状289

7.9.2周期性非稳态导热过程的特点289

7.9.3数值计算290

7.9.4计算结果与讨论291

7.9.5结论294

7.10陶瓷辊道窑辊棒两端散热过程的数值模拟294

7.10.1研究辊棒两端散热损失的必要性294

7.10.2数学模型294

7.10.3数值计算296

7.10.4计算结果与讨论296

7.10.5结论298

7.11预混燃烧器的数值模拟298

7.11.1模型及网格划分298

7.11.2计算结果及讨论300

7.11.3结构改进302

7.11.4结论304

参考文献304

第8章 陶瓷烧成过程的研究306

8.1陶瓷烧成过程动态温度场的红外热成像测试306

8.1.1动态温度场测试现状307

8.1.2红外热成像和红外热成像仪307

8.1.3陶瓷烧成过程动态温度场的测试311

8.2陶瓷烧成过程中红外热图像库管理系统315

8.2.1热图像库管理系统315

8.2.2热图像库的形成316

8.2.3热图像库管理系统功能的应用317

8.3温度场的三维有限元数学模型319

8.3.1温度场的三维有限元分析320

8.3.2结构分析与有限元处理322

8.4热应力场的三维有限元数学模型324

8.4.1热应力的基本理论和研究方法325

8.4.2热应力场的三维有限元分析327

8.4.3单元的划分与结构分析329

8.4.4程序的设计与框图330

8.4.5模型中所涉及的物性参数331

8.4.6计算结果与分析333

8.5陶瓷还原气氛烧成的研究336

8.5.1还原烧成气氛336

8.5.2由燃料燃烧计算气氛组成338

8.5.3由化学平衡计算气氛组成340

8.5.4实验结果与讨论343

8.5.5结论360

8.6劈离砖的还原气氛烧成研究361

8.6.1还原烧成机理361

8.6.2还原烧成的实验设备及测试方法362

8.6.3实验数据及结果分析362

8.6.4优化劈离砖配方363

8.6.5烧成制度要求364

8.6.6烧成隧道窑的改造364

8.7陶瓷窑炉的还原烧成技术366

8.7.1陶瓷在窑炉烧成中还原变色366

8.7.2陶瓷窑炉还原烧成的实施366

8.7.3还原烧成的特点367

8.7.4还原烧成技术存在的问题368

8.8陶瓷窑炉的富氧燃烧技术研究368

8.8.1富氧燃烧技术在陶瓷窑炉中的应用分析368

8.8.2富氧燃烧技术在梭式窑中的应用373

参考文献378

第9章 陶瓷窑炉控制系统的研究381

9.1两级微机控制系统的研究381

9.1.1研究对象381

9.1.2系统的总体结构及硬件配置381

9.1.3过程控制级382

9.1.4生产管理级384

9.1.5油烧辊道窑控制特性及FUZZY控制器的设计385

9.2陶瓷窑炉系统辨识系统的研究401

9.2.1模糊辨识法对隧道窑工况识别的研究401

9.2.2 BP神经网络对快烧瓷质砖烧成工况辨识的研究408

9.3应用MATLAB进行模糊控制系统的仿真研究412

9.3.1模糊控制器的建立413

9.3.2模糊控制系统的设计416

9.3.3系统的仿真研究417

9.4多功能梭式窑控制系统的设计419

9.4.1设计思路419

9.4.2操作流程421

9.4.3软件特点421

9.5亚控软件在梭式窑控制系统中的应用423

9.5.1亚控软件简介423

9.5.2组态王在梭式窑控制系统中的应用424

9.6陶瓷烧成过程中的气氛模糊控制模型429

9.6.1被控对象的特点及控制任务429

9.6.2气氛模糊控制模型的建立429

9.6.3模糊控制模型的计算机模拟437

参考文献438

第10章 陶瓷纤维在陶瓷窑炉中的粉化及抗粉化研究440

10.1全纤维窑墙的应用440

10.2陶瓷纤维在高温陶瓷窑炉中各带的粉化442

10.2.1预千燥带442

10.2.2预热带443

10.2.3烧成带444

10.2.4冷却带446

10.2.5硅酸铝纤维在梭式窑中受腐蚀粉化情况446

10.3影响陶瓷纤维粉化的因素分析448

10.3.1热应力448

10.3.2温度场对陶瓷纤维粉化的影响449

10.3.3气氛场对陶瓷纤维粉化的影响452

10.3.4速度场对陶瓷纤维性能的影响456

10.4应用人工神经网络进行陶瓷纤维使用寿命预测456

10.4.1人工神经网络模型457

10.4.2普通硅酸铝纤维使用寿命的预测458

10.5陶瓷纤维的抗粉化研究461

参考文献462

第11章 陶瓷窑用耐火材料的研究463

11.1陶瓷窑具现状463

11.2莫来石-菫青石窑具的特性464

11.3我国发展莫来石-堇青石窑具的优势464

11.4影响窑具使用寿命的因素分析465

11.4.1强度465

11.4.2抗热震性467

11.4.3最高使用温度和高温可塑变形468

11.4.4窑具所受的化学污染情况468

11.5提高窑具抗热震性的途径469

11.5.1减小热膨胀引起的热应力469

11.5.2形成微裂纹网络469

11.5.3引入颗粒间的界面断裂时的耗能机制470

11.6窑具配方的优化471

11.6.1骨料与结合剂的含量对窑具性能的影响471

11.6.2骨料的粒度对窑具性能的影响472

11.6.3结论478

11.7堇青石-莫来石窑具的掺杂改性478

11.7.1钛酸铝掺杂改性478

11.7.2红柱石掺杂改性480

11.7.3 SiC掺杂改性484

11.8纳米孔超级绝热材料的制备与绝热原理分析488

11.8.1纳米孔超级绝热材料488

11.8.2 SiO2气凝胶的制备490

11.8.3超轻硬硅钙石型硅酸钙的制备492

11.8.4原材料及合成硬硅钙石的测试分析493

11.8.5气凝胶-硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料的制备497

11.8.6掺莫来石纤维的Si02气凝胶-硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料503

11.8.7 SiO2气凝胶-硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料的热传输特性506

11.9陶瓷窑炉内耐火材料耐化学腐蚀涂层的制备及性能表征512

11.9.1耐火材料的化学腐蚀512

11.9.2涂层性能的表征524

11.10钛酸铝-莫来石复相陶瓷质空心球的制备及空心球砖隔热性能的模拟538

11.10.1钛酸铝-莫来石陶瓷的制备539

11.10.2莫来石加入量对ATM材料导热系数的影响539

11.10.3莫来石加入量对钛酸铝材料抗压强度的影响540

11.10.4莫来石对钛酸铝材料热稳定性的影响542

11.10.5 ATM空心球的制备543

11.10.6空心球砖空腔内传热数值模拟研究552

参考文献557

第12章 陶瓷窑炉的废气污染及抑制废气污染的研究562

12.1陶瓷窑炉废气污染的现状562

12.2陶瓷烧成过程中NOx的生成机理研究562

12.2.1燃烧过程中NOx的生成机理562

12.2.2燃烧过程中影响NOx生成的因素564

12.2.3陶瓷烧成过程中NOx生成的数值模拟分析565

12.2.4 prePDF数学模型的选取567

12.2.5 FLUENT湍流模型与传热模型的选取572

12.2.6 NOx生成模型的选取575

12.2.7边界条件的确定和物性参数的选取580

12.2.8数值计算方法584

12.2.9模拟结果与分析586

12.3降低NOx生成的方法及多功能涂层材料吸收NOx的研究591

12.3.1抑制燃烧过程中有害废气产生的方法591

12.3.2其他方法596

12.4复合涂层的制备及催化净化NOx的研究598

12.4.1光催化涂膜的制备及掺杂改性598

12.4.2光催化涂膜的制备及性能表征599

12.4.3涂膜催化净化NOx的研究600

12.4.4光催化红外复合涂膜制备及性能研究604

12.5陶瓷窑炉废气的脱硫除尘技术609

12.5.1脱硫除尘的工艺过程609

12.5.2脱硫除臭工艺过程612

12.5.3富氧燃烧技术减排615

12.5.4陶瓷工业烟气治理及回收工程616

12.6陶瓷窑炉的节能降耗620

12.6.1节能降耗是形势发展的要求620

12.6.2陶瓷窑炉的节能技术621

12.7绿色陶瓷窑炉——新世纪的重任631

参考文献632