回转窑热结构分析设计开题报告

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洛阳理工学院
毕业设计（论文）开题报告
系（部）：机电工程系                             2014 年 3 月 20 日
课题名称回转窑热结构分析
学生姓名陈相显专业班级 B100308 课题类型论文
指导教师赵秀婷
余炳辉职称副教授课题来源生产
一、综述本课题国内外研究动态，选题依据及意义
作为生产石灰、冶金、水泥、化工、耐火材料等生产中的主要设备，回转窑是对散装或浆状物料进行加热处理的热工系统，回转窑的运行好坏在很大程度上决定着生产的效率和企业的效益。
回转窑属于回转圆筒类设备，小角度倾斜安装，以低速回转。运行时，物料从窑的高端（又称窑尾端）加入；燃料由窑的低端（又称窑头端）喷入，烟气由高端排出；随着窑筒体的回转，窑内物料在沿周向翻滚的同时沿轴向移动；物料在移动过程中，通过与热气流的逆流换热而得到加热，经过物理与化学变化，成为合格产品从低端卸出。
随着工业和科技的快速发展，回转窑在我国国民工业生产各部门的应用将会越来越广泛，数量需求也越来越大，规格要求也越来越大，回转窑在这些流程工业生产中的地位也越来越重要，其技术性能和运转情况在很大程度上决定企业产品的质量、产量、成本和效益。回转窑作为流程生产中的核心设备，不但应用广泛，且相应的应用企业多为在国民经济中占有举足轻重的大中型企业。随着经济全球化的深入发展，如何提高企业竞争力和国内产品质量都是迫切需要解决的难题。
近十年来国内外学者对回转窑进行了大量的研究。
国内研究现状
国内基于ANSYS对回转窑的研究的比较全面，取得了较为丰硕的理论成果。
2002年，赵先琼，刘义伦等用ANSYS软件建立了回转窑托轮的有限元分析力学模型，结果表明拖轮外圈的应力在托轮接触处达到最大，外圈远离与轮带接触处应力应变都很小。
2005年，唐鼎，刘义伦等利用有限元计算回转窑筒体应力的分布情况，将筒体，衬砖及窑皮作为一个系统来研究，将筒体和衬砖分层分段建模，综合考虑了筒体、衬砖轴向材质、厚度变化等因素，模拟了筒体应力的分布情况。
2008年，方芳运用有限元方法对回转窑温度场与热应力进行了有限元分析，采用APDL语言实现了包括建模、定义材料属性、求解和后处理的过程，得到了回转窑的温度场和热应力的分布。
2010年，王和慧，谢克迪等运用理论分析和有限元技术研究了复杂重载、多支撑、变刚度和超静定的大型回转窑筒体结构力学行为，建立了含耐火砖和不含耐火砖的两种模型，首先解析推导出耐火砖对筒体压力分布公式，两种模型相互验证地分析了筒体的变形和应力状态，其结果与同类回转窑的应力结果接近。
2011年，王春兰基于ANSYS平台对回转窑滚轮-托轮进行了接触分析，表明现有工况下滚圈最顶端变形最大，将引起筒体发生变形，距离托轮表层14mm处存在最大剪应力，是材料发生破坏的危险区域，同时接触线及其附件区域节点出现滑移，发生滑移的接触面将要发生破坏。
国外研究现状
发达国家的工业起步较早，相关的研究方法较为多样，比较全面地分析了回转窑结构及应力应变情况，取得了很多丰硕的成果，他们相对于国内的研究程度要更加深入和细致。
2002年，J.J.del Coz针对回转窑不同位置的载荷和工况，运用ANSYS有限元法对筒体、轮带还有地基等非线性接触进行分析，基于ASME标准对应力和变形进行了评定，以筒体的圆度是主要设计准则，结果表明表面轮带处筒体的厚度要比其跨距中心处要厚。
2007年，Kaustubh S.Mujumdar,K.V.Ganesh等首先建立了预热、煅烧、回转窑、冷却的独立模型，然后进一步建立了相关的整体模型。在回转窑中，通过三个子模型的耦合来建立复杂传热和反应（固固，气固等）的模型，使用伪齐次逼近法建立了料床中固固反应模型，同时考虑了固体的融合。
2009年，K.Pazand,M.Shariat Panahi等提出了一种快速确定回转窑筒体变形和应力的方法，此方法基于对筒体模拟的神经有限元法，通过得到验证的有限元模型，首次确定了筒体的三维的应力和变形。为了证明此方法的应用性，分析了一个典型的回转窑并将数据和传统的方法得到的数据进行了比较。
回转窑从发明至今，随着科技的发展、实际生产的需要，回转窑的结构（日趋大型化，结构日趋完善自动化程度不断提高,日趋向节能化方面发展）需要发生很大的变化才能满足生产和生活的需要。随着回转窑结构的变化，由于其相应的技术性能和受力情况在很大程度上决定了产品的质量、产量和成本。回转窑内部存在较高的热应力，工作环境的特殊性对回转窑提出了较高的要求。因此，分析回转窑工作时温度场分布及变形、应力分布情况、研究回转窑温度总体分布规律表现对于判断回转窑能否安全正常运行、为回转窑的设计检修和调整窑线等提供了理论基础和实际参考价值。
二、研究的基本内容
此次设计课题为：回转窑热结构分析
本人此次主要运用ANSYS软件对回转窑热结构进行分析，主要内容如下：
研究大型回转窑（包括轮带、筒体、耐火砖、切向钢板）的尺寸和性能参数等，利用ANSYS软件建立含耐火砖、不含托轮的三维回转窑有限元模型。分析两种不同温度下回转窑稳态温度场分布及变形、应力分布情况。研究回转窑温度总体分布规律表现。回转窑能否安全正常运行，针对大型工业回转窑的筒体展开数值模拟，获得若干有意义的结果，为回转窑的检修、设计和调整窑线等提供了理论基础和实际参考价值。
三、课题要求、主要任务及数量：
1、分析论文的格式要求、字数要求，翻译不少于3000字的英文资料；
2、查阅到30篇以上与课题相关的文献，按要求格式独立撰写不少于15000字以上的设计说明书.
3、设计说明书内容完整，正确，编排格式符合学校要求.
4、毕业论文工作量满足要求的前提下，论文要所涉及的内容要正确无误.
四、研究工作进度
第1–2周：查找资料，翻译有关技术资料，编写开题报告
第3周：确定方案
第7–12周：结构设计、计算、建模、分析
第13-14周：撰写论文
第15-16周：提交并修改论文，准备进行答辩工作
　五、主要参考文献
［1］周贤，刘义伦，赵先穹，李学军.回转窑筒体应力分布研究，湘潭矿业学院学报 2002年12月底17卷第4期.
［2］张擎宇，于伟东，张楠美.Φ4.4×100m回转窑筒体强度分析与计算，机械研究与应用.
［3］方芳.10000t/d回转窑温度场与热应力有限元分析研究.武汉理工大学学报，2008年8月第30卷第8期.
［4］高真.复杂传热环境下回转窑温度场和应力场的数值模拟研究，武汉科技大学硕士学位论文.
［5］唐鼎刘义伦赵先琼.大型回转窑筒体力学状态综合分析，水泥CEMENT，2005.NO.1.
［6］李英.大型回转窑筒体强度计算与分析.有色矿冶，2011年6月第27卷第3期.
［7］刘义伦赵先琼周贤.回转窑轮带的ANSYS有限元分析，湘潭大学自然科学学报，2002年6月第24卷第2期.
［8］程志华.回转窑热-结构分析及分体式滚圈设计.华东理工大学硕士学位论文.
［9］张伟伟贾现召刘永刚等.回转窑筒体有限元分析.河南科技大学学报，2010年2月底31卷第1期.
［10］李海涛主编.新型干法水泥生产技术与设备，北京：化学工业出版社，2005年1月.
［11］李红云赵社戌孙雁编著.ANSYS10.0基础及工程应用.北京：机械工业出版社，2008年6月.
［12］兰海. 当代水泥回转窑的新发展. 中国建材，1995,(1):7-11.
［13］濮良贵.   机械设计第八版   高等教育出版社
［14］郑文纬.   机械原理（第七版）高等教育出版社
［15］回转窑编写组.回转窑（设计、使用与维修）北京：冶金工业出版社   全套毕业设计论文现成成品资料请咨询微信号：biyezuopinvvp QQ：1015083682     返回首页如转载请注明来源于www.biyezuopin.vip

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