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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