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隧道窑结构设计软件系统

2010/7/24
1前言:遂道窑的设计过程非常繁杂,涉及众多热工参数和热工计算机公式,设计相应计算机软件以提高遂道窑设计效率是必要的。隧道窑的结构设计决定隧道窑的先进性,合理的隧道窑设计有助于降低能耗,提高热效率,保证陶瓷产品的质量[1]。相关软件较少,如用QBASIC编写热工计算软件包,功能单一,基于DOS环境下运行,与当前普遍应用的Windows操作系统不适应[2]。本文结合面向对象程序设计思想,采用Windows环境下数据库语言编程语言一VisualFoxPro开发出隧道窑结构设计计算机软件,该软件能够为隧道窑设计过程提供经验参数和窑炉结构计算,可直接编译成Windows应用程序,产生各种结果数据库,图形界面,鼠标操作,为隧道窑设计人员提供了较大便利。
 
2隧道窑结构设计内容
2.1窑体主要尺寸及结构的计算
包括隧道容积的计算,窑内容纳窑车数计算,窑的产量计算,窑长、内宽、内高的确定,窑体材质、厚度的研究及散热量的计算,燃烧室容积的计算。
2.2燃料燃烧及燃烧设备的计算
包括空气量、烟气量及烟气组成的计算,燃烧温度的计算,热平衡计算(热平衡计算分为二部分:一部分是预热带和烧成带的平衡,计算每小时的燃料消耗量;另一部分为冷却带的热平衡,计算冷空气鼓入量和热风抽出量)。
2.3通风设备及其它附属设施计算
在设计窑炉时,根据窑炉的物料及热平衡结果确定空气管道、烟道、烟囱及燃烧室内的尺寸及风机选型数据。原始资料的惧包括:生产任务、产品和种类和规格、工作日、成品率、燃料和种类及组成、坯体入窑水分、原料的组成、烧成制度、窑型的选择等数据。隧道窑设计必须有一些已知和数据,即原始资料。这些原始数据可采集现在运行成功的隧道窑数据,保存到数据库中供设计者参考,也可由设计者直接输入。隧道窑的设计计算工作量相当繁重,具体计算公式在交献[1]中。
 
3系统分析和设计
3.1系统数据库设计
3.1.1系统数据库组成
以关系规范化理论为指导,采用模型分解方法优化关系模型,将概念模型转化为关系模式,建立系统的关系数据库[3]。系统数据库主要有:
(1)隧道窑:包含窑车,窑门,窑顶,窑墙,预热带窑墙材质,烧成带窑墙材质,冷却带窑墙材质及各种选型结果表。
(2)燃烧装置:包含煤气烧嘴,油烧嘴,燃烧能力,燃烧室参数等数据表。
(3)热平衡:包含热平衡参数,平衡计算结果表。
(4)燃烧计算:包含干空气参数燃烧K值,高温系统,隔热材料参数,建筑材料参数,烟气参数,燃烧比热及各种计算结果表。
 
3.1.2系统数据库的物理设计:为方便输入和计算,字段类型同意为字符型,在使用时根据情况利用函数转换。根据系统分析的结果,确定所有数据库的名称,所含字段的名称,类型和宽度。储存经验数据的表,主要为浏览和快速选型做准备,这类表如窑车,煤气烧嘴等,储存参数的表。根据所建数据表的用途,把数据表分问三类,分别为储存经验数据的表、储存参数的表和结果表,存放到响应数据库中。主要是为计算过程中选择参数做准备,这类表如空气参数。热平衡参数等;如果表仅仅是作为一种结构,不输入数据。为以后储存计算结果和中转数据作准备,如热平衡结果,选型结果土窑门,窑车等。
 
3.2.1系统功能模块:系统主要功能模块有住程序。计算、选型、资料结果查询、打印、帮助和推出等(见图1),其中燃烧计算和热平衡计算子模块调用三个次一级模块,实现三种方法的计算。
 
3.2.3系统界面设计:本软件拥护界面设计包括:系统窗口、选型、燃烧和热平衡计算窗口、资料结果查询窗口、打印输出,出错处理窗口等部分的内容。VisualFoxPro支持面向对象可视化程度设计(OOP),可设计出与Windows风格完全相同,界面友好的应用程序;VisualFoxPro的各种界面设计器,为拥护开发系统提供了方便的手段[4]。打印截面用报表设计器实现。利用messsage()函数设计出错界面,其他穿口用表单设计器完成。在表单中添加控件及响应时间代码实现程序功能[4]。
 
4系统特点及使用
4.1系统特点
4.1.1可靠性:在燃烧计算中。通过书瑞参考文献[5]。P246例4-2中数据,得到结果与书中数据相符(如图2)。在热平衡计算中,通过输入参考文献[1]P66例1-11中数据,得到结果与书中数据相符。
4.1.2先进性:(1)系统中设计许多选项卡,适应设计者的不同情况。在热平衡和燃烧计算中,除提供大量的热工参数外,都有三种计算方法供用户选择。数据计算利用内存变量文件作为过渡文件,在程序运行过程中自动创建和删除,避免产生大量的临时文件,节省存储空间,同时提高运行速度。(2)在窑墙散热计算,求解多层平壁的导热时,须假设交界面温度,计算热流值,再检验交界面温度是否正确。系统设计专门程序处理,输出参考文献[5]kP79例2-2的数据,得到结果与书中数据相符。(3)设计强有力的出错处理机械,用户在输入原始数据时值自动验证,在计算前自动判断输入数据是否齐全,如出错,弹出警告对话框。
4.1.3交互性:系统可直接编为Windows应用程序,可启动系统,双击程序图标,出现登录窗口,输入密码后,出现系统菜单,拉出各主菜单,选择相应子菜单完成各功能。
 
5软件运行实例:为了验证该软件运行结果的正确性,以文献[1]中第59页例题1-7为实例进行了验算。
5.1软件运行原始资料:其原始资料为:设计一条年产卫生瓷7万大件的隧道窑。成品率:90%燃料:城市煤气,QD=15500dj/m年产量:7万大件/年,每件产品的质量为10kg;年工作日:350天/年;制品入曲线:20-970℃,8h1280℃,1.2h;1280-80℃,12.5h;最高烧成温度:1280℃,烧成周期:25h窑车(长*宽):1.5m*0.87m半截制品:55kg/车
 
5.2软件运行过程和结果:程序启动后,出现主菜单,先使用“选型”菜单,用户依次选择窑型、窑门、窑车、窑墙、窑顶材质、窑顶结构子菜单调用各设计宣传品按照屏幕上的提示,逐项输入相应原始数据,单击“确定”可将数据存入选型数据库中。系统对知基都提供了多种经验数据供用用户选择。本例子用户仅需输入窑车尺寸,其它可在经验数据中选取。用户再使用“计算”菜单,选择“燃烧计算”,用户可根据(1)书籍燃料组成,(2)书籍燃料类型和低位发热量,(3)仅知燃料类型等三种情况分别计算。本例中应选第(2)项输入Qd,空气救灾物资系数a=1.29,程序计算出理论和实际烟气量,自动进入燃烧温度的计算窗口,用户输入烟气、煤气比热计算理论和实现燃烧温度。选择“热功当量平衡计算”,用户也可根据(1)单位产品热耗,(2)经验公式,(3)热功当量平衡计算等三种情况选择计算单位燃料消耗量和热功当量平衡。本例选第(3)种方法,计算结表1。接着系统提示“是否进入燃烧室内设计计算”,背地里击“是”,助记词可从经验数据库中选取,也可直接计算。按文献[1]第72页例1-13,烧嘴选型用经验参数,燃烧室尺寸计算得出结果如图2。“查看”菜单项可查看所有经验数据库和选型结果,通过“打印”菜单项将各种选型结果和计算结果打印出来。
 
6结束语:该系统可使隧道窑设计人面摆脱繁琐的查表和计算,迅速便捷完成隧道窑结构设计。系统也有一些有待完善的地方,如在进行窑车散热计算时,严格来说应采用不稳定导热的方法,系统彩经验数据。本系统涵盖隧道窑结构设计的绝大部分内容,如设备选型,热平衡计算,燃烧计算。经验证该系统界面友好,振作简便,使用稳定可靠,运算速度较快。系统中也未包含烟道设计,这些在以后工作中需要完善。
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