水泥熟料堆积体等效导热系数模型与实验研究

水泥熟料堆积体导热系数表征了水泥熟料颗粒传递热量的能力,在研究篦冷机内水泥熟料冷却换热机理方面具有重要意义.本文在多孔介质的两相导热模型的基础上,考虑到固气两相随机混合方式排列,建立了一种新的适用于水泥熟料堆积体的导热数学模型.为求解模型参数,应用圆球导热仪测量水泥熟料堆积体的导热系数,实验结果表明,水泥熟料堆积体的等效导热系数随温度的升高而增大,随孔隙率的增大而减小.     

水泥熟料的颗粒特征及孔隙度

将多孔质渗流换热理论引入到熟料换热研究中后,其堆积熟料的颗粒特征和孔隙度是换热模型研究的重要参数.本文选取某水泥生产厂家篦冷机内的水泥熟料块作为实验样品,测量样品的颗粒质量、体积、密度等基本物理量.经过对大样本下实验数据的处理分析,得出熟料的堆积密度、颗粒直径分布及孔隙度,提出了一种描述熟料块颗粒特征的方法.     

水泥熟料换热模型的研究

针对高温水泥熟料具有堆积颗粒多孔质特性,将多孔介质渗流换热理论引入到熟料换热研究中,并考虑到热弥散效应对多孔介质强化换热的影响,建立了适用于高温水泥熟料冷却过程的气-固换热三维物理数学模型,在满足工程精度要求前提下,简化为更易求解和适于工业应用的一维非稳态换热模型.同时对其解法进行了相关研究,并通过模拟仿真验证了所建物理数学模型的正确性.     

水泥熟料堆积体多孔介质热阻力实验研究

本文利用自行设计的高温热阻实验装置,对高温水泥熟料冷却过程中的三维热阻力进行了实验测量.将管内流动系统的热阻力系数理论应用到水泥熟料非固结多孔介质热阻力实验研究中,得到了空气在高温水泥熟料多孔介质当量热阻力系数的变化规律.实验结果显示当熟料平均粒径为25 mm时,堆积体在从500℃冷却至常温的过程中,当量热阻力系数在1.15 ～1.35的范围变化,从而获得了温度与熟料堆积体渗透能力之间的关系.研究结果有助于指导此类颗粒堆积体的风冷问题.     

熟料颗粒角速度实验及预测研究

在水泥熟料流动状态换热研究中,一般认为颗粒的旋转运动对整体换热效果具有一定影响.在所建立的颗粒角速度实验装置上,利用姿态传感器采集颗粒转角信号,对多工况下颗粒的旋转角速度进行了实验测定.研究发现角速度随推料速度的增大而增大,颗粒的推程运动角速度大于返程运动角速度,在一个推程内,颗粒自旋角度占颗粒圆周的17％ ～25％,对颗粒堆积体的换热有较大影响.基于神经网络理论对实验数据进行处理,建立了颗粒转角的BP神经网络模型,预测值相对于实验值平均误差为14％,该模型为考虑颗粒旋转的水泥熟料流态换热研究提供了分析及验证基础,同时对于其他颗粒的角速度研究具有一定的借鉴意义.     

新型格栅支撑有序堆积床内流动传热数值研究

颗粒堆积床作为反应器和分离器等的重要组成广泛应用于实际化学工业生产中。基于传统的有序堆积结构,提出了一种新型格栅支撑有序堆积结构,通过采用新型格栅支撑结构可以快速构建有序颗粒堆积床,其中包括格栅支撑简单立方、格栅支撑体心立方、格栅支撑疏松面心立方和格栅支撑密实面心立方颗粒堆积结构。对4种颗粒堆积单元通道内的流动换热进行模拟研究后发现,不同堆积形式的格栅支撑颗粒堆积床流动换热性能不同;在相同的面心立方堆积形式下,使用不同的格栅支撑结构,其流动传热也有明显差异;与传统有序堆积结构相比,在换热相差不多的情况下,格栅支撑有序堆积结构的压降减小,所以其综合换热效率有明显提升。     

烯烃催化裂解反应器局部颗粒堆积结构的颗粒解析模拟

烯烃催化裂解固定床工艺中的反应过程对压力敏感,深入研究催化剂堆积颗粒结构中的流动及压力分布对优化固定床结构及操作参数有重要意义。颗粒解析模拟方法广泛用于固定床内堆积结构的模拟,可以准确描述堆积结构中的流体力学行为,但对于复杂堆积结构网格生成困难。采用基于多孔介质模型的浸入边界法(PMM-IBM)结合网格自适应,实现了对固定床堆积结构的颗粒解析模拟,既解决了网格划分困难的问题,又节省了计算资源。采用网格自适应技术后,与均匀网格相比,堆积结构的网格总数减少大约80%。通过与贴体网格法的单颗粒表面受力分析对比,确定了此浸入边界法的关键模拟参数。随后模拟预测了三种床层与颗粒直径比值条件下堆积结构的空隙率及其内部的压力及流动分布。研究表明,堆积结构空隙中的局部轴向速度的最大值可以达到入口速度的10倍以上,轴向平均速度的径向分布与轴向平均空隙率分布一致,均成震荡衰减趋势。除此之外,预测的床层压降与Reichelt经验关联式结果较为吻合。在此基础上,耦合单颗粒内扩散和烯烃裂解的主反应,预测了反应物随孔径和孔隙率的变化,为进一步考虑外流场的变化奠定了方法基础。     

水泥粉体颗粒的新型PH堆积模型的研究

已有的水泥粉体颗粒堆积模型有一些不足,不能完全满足水泥粉体颗粒这一特定的体系,为了实现水泥的高效应用,本文借助等径球理论在Horsfied堆积模型基础之上提出一种新的PH堆积模型.满足该模型粒度分布要求的粉体颗粒具有较高的堆积密度和较少的细颗粒含量,同时增加了3～ 32 μm部分颗粒,应用于水泥粉体颗粒体系后,水泥水化样具有较高的抗压强度和较低的孔隙率.     

堆"雪人"熟料的岩相结构分析及成因探讨

通过岩相分析和鉴定,探讨了某水泥厂篦冷机内熟料堆“雪人”的成因。分析表明,篦冷机内熟料堆“雪人,”与窑内短火焰顶火强化煅烧、还原气氛重、窑内产生“飞砂”、熟料结粒不均匀有关,部分未完全燃烧的煤粉随熟料进入冷却机,与细颗粒“飞砂”一起,和结粒大的熟料颗粒发生离析而堆积在篦冷机前端篦板上。由于冷却机内熟料高温条件下接触二次风,未完全燃烧的煤粉颗粒发生二次燃烧,导致细颗粒熟料颗粒表面的二次高温和液相出现,使熟料发生二次结粒而产生堆“雪人”。     

基于分形理论的高温固井水泥浆体系设计及评价

目前,深井、超深井的固井作业普遍存在高温高压的挑战,通常使用硅砂和耐温外加剂来提高水泥浆的耐温性.在现有颗粒级配模型的基础上,基于分形理论建立了油井水泥外掺料颗粒连续分布的堆积模型.利用激光粒度分析仪测试了外掺料的粒径分布情况,并依据颗粒百分含量统计数据,得到实现紧密堆积的分形维数范围.结合工程性能评价,加砂量为35％时,选择D值为2.61;加砂量为45％时,选择D值为2.64.形成了高温水泥浆制备方法,并对水泥浆耐温性能进行评价.结果 表明,该水泥浆体系最高耐温200℃,加砂量为45％时,可以较好地缓解高温强度衰退情况,粗砂、细砂搭配使用效果较好.高温水泥浆工程性能良好,验证了分形堆积模型设计高温水泥浆体系的合理性.     

低活性废渣配制复合水泥及其水化机理研究

以低活性的钢渣、锰渣为主掺合料,辅以适量的石灰石粉为超细填料,与熟料配比后制成复合水泥。当钢渣/锰渣的量40%、石灰石粉10%、熟料及半水石膏50%时达到最优化配比,配制成性能符合PC32.5标准的水泥。研究了掺合料的颗粒形貌及粒径分布对复合水泥强度的影响,通过SEM、XRD分析生态水泥的早期水化程度和产物,揭示矿渣生态水泥的水化特点。     

玄武岩粉对水泥与减水剂相容性的影响

采用Marsh筒法和净浆流动度法研究了玄武岩的掺量、粉磨方式和细度等因素对水泥与减水剂的相容性的影响。结果表明,预先粉磨再混合粉磨的方式有助于改善掺玄武岩水泥粉体群的颗粒级配,减小堆积空隙率,进而改善水泥与减水剂的相容性。在试验范围内,掺6%玄武岩粉的水泥与减水剂的相容性最佳,甚至优于未掺玄武岩粉的水泥。在实际生产中,建议将玄武岩和熟料采取预先粉磨后再混合粉磨的处理方法,并控制玄武岩掺量在6%以内。     

A gap-graded particle size distribution for blended cements: Analytical approach and experimental validation

To increase the packing density of blended cement paste, a gap-graded particle size distribution (PSD) was theoretically deduced and modified according to the wet density of actual paste. Then experiments were conducted to validate the hypothesis of improvement of the properties of blended cements by the gap-graded PSDs proposed. The experimental results show that the gap-graded PSD resulted in a decreased water requirement and an increased packing density of blended cement paste, and modified gap-graded PSDs gave further effects. The heat of hydration of gap-graded blended cement pastes released slowly in the first 24 h and increased rapidly afterward. The microstructure of gap-graded blended cements was much more homogeneous and denser than that of reference blended cement, therefore both early and late mechanical properties of low clinker gap-graded blended cements were improved significantly and even higher than those of Portland cement.     

水泥熟料粒径与性能关系的探讨

文章探讨了水泥熟料粒径与其性能的关系,测定了不同粒径熟料的净浆强度,通过X射线荧光分析仪对不同粒径熟料化学成分进行表征,X射线衍射对不同粒径熟料矿物含量和晶型进行表征,并对不同粒径熟料颗粒进行了岩相分析.从实验数据可以看出,熟料粒径越小,其28d强度越高.粒径小的熟料碱含量、SO3含量更少,CaO含量更多;同时粒径小的...     

用于水泥熟料fCaO预测的多核最小二乘支持向量机模型

针对水泥熟料游离氧化钙(fCaO)含量预测模型辨识的问题,考虑到单一核函数无法显著提高模型精度,采用多项式核函数、指数径向基核函数和高斯径向基核函数组合构建等价核的方法,建立了多核最小二乘支持向量机水泥熟料fCaO预测模型。同时,利用改进的粒子群优化算法对多核最小二乘支持向量机模型的6个待确定参数进行迭代寻优,避免了模型参数人工选取的盲目性。最后将基于改进粒子群的多核最小二乘支持向量机模型应用于熟料fCaO含量的实例仿真。结果表明,建立的水泥熟料fCaO含量预测模型精度高、泛化能力强。     

水泥熟料的粉磨动力学研究

采用行星磨对水泥熟料进行不同时间段的研磨,通过测定粉磨产物的粒度分布、比表面积和45 μm筛余值,以Rosin-Rammler-Bennet(RRB)方程作为粒度分布模型,运用线性回归分析和粉磨动力学的特征粒径分析的方法,对熟料进行了粉磨动力学研究和粉磨性能评价.实验结果表明:经过研磨后,水泥熟料粉体的比表面积、特征粒径和均匀性系数与粉磨时间的对数或双对数呈线性关系,熟料的粉磨速度方程为dS/dt=170.66/t,且熟料粉磨细度不宜高于550 m~2·kg~(-1).     

工业原料制备C3S2新型水泥熟料的试验研究

以节能、减排为目标,用工业原料烧成了一种以C3S2(3CaO· 2SiO2)为主、C2S(2CaO· SiO2)为辅新型水泥熟料,研究了它的适宜组成范围,分析了熟料矿物的形成过程.结果表明了该熟料矿物的适宜组成范围为53%~55%CaO,38%~41%SiO2,4%~9%Al2O3,烧成温度范围为1260~1320 ℃.熟料呈粉状,其比表面积为243.3 m2/kg,平均粒径为31.26 μm.经CO2碳化3 d其抗折和抗压强度分别为7.6和48.5 MPa,分析指出了该水泥节能减排特点显著.     

三种管桩生产用水泥的质量分析与探讨

分析比较了广东省内3家新型干法水泥厂熟料矿物组成、烧成工艺和粉磨工艺的差异。结果表明,熟料矿物组成对管桩水泥性能影响较大;改善水泥颗粒级配和提高煅烧热力强度均能改善管桩水泥的性能。     

篦冷机熟料多孔介质直管等效换热模型

目前对篦冷机熟料多孔介质的研究多采用渗流传热理论,通过达西定律与传热方程联立求解,但模型求解过程复杂,不便于工程应用。本文将圆形截面直管换热理论引入到篦冷机熟料多孔介质单元体的研究中,建立了水泥熟料颗粒大孔隙多孔介质单元体直管等效换热模型。通过直管换热理论的方法和思想求解水泥熟料多孔介质的换热过程,以达到降低求解难度的目的。在保证计算精度的前提下,求解出熟料颗粒与流体温度随时间变化的表达式,利用自主设计实验设备进行实验,实验数据与模型计算结果基本吻合,从而验证了直管等效换热模型的可行性。     

熟料及矿物掺合料对复合水泥最早期强度的影响

研究了不同品种熟料及细度,粉煤灰、矿渣粉及钢渣粉对复合水泥最早期强度的影响.研究表明:随熟料细度提高,水泥24h内最早期强度有明显提高.在化学组成及含量接近的情况下,熟料品种对水泥最早期强度影响不明 显.掺加粉煤灰、矿渣粉和钢渣粉等矿物掺合料后,复合水泥浆体最早期强度均有明显降低,但12h后复合水泥与纯硅酸盐水泥...