[发明专利]一种陶瓷坯体内部温度分布获取方法

权利要求书

1.一种陶瓷坯体内部温度分布的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立烧制过程中陶瓷坯体内部的导热模型；

S2、基于能量守恒与质量守恒建立陶瓷坯体的传热过程模型，得到陶瓷坯体外表面温度，作为边界条件；

S3、用有限差分法对所建立的传热模型以及导热模型进行求解，得到陶瓷坯体内部的温度分布。

2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述的导热模型为一维非稳态导热方程，具体如下式所示：

式中：T代表陶瓷坯体内部温度；τ代表时间；x代表陶瓷坯体厚度方向；λ代表坯体导热系数；ρ代表坯体密度；c代表坯体比热容；f(l)代表随着窑长变化的陶瓷内部温度。

3.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述的S2、基于能量守恒与质量守恒建立陶瓷坯体的传热过程模型，得到陶瓷坯体外表面温度，作为边界条件，具体为：

S21、基于能量守恒与质量守恒建立陶瓷坯体在预热段的传热过程模型；

S22、基于能量守恒与质量守恒建立陶瓷坯体在烧成段的传热过程模型。

4.根据权利要求3所述的获取方法，其特征在于，所述的预热段的传热过程模型包括烟气质量守恒公式、陶瓷质量守恒公式、烟气能量守恒公式和陶瓷能量守恒公式；

所述的烟气质量守恒公式如下所示：

所述的陶瓷质量守恒公式如下所示：

其中，代表烟气的质量流量，代表陶瓷的质量流量，w代表水分蒸发量，Y代表陶瓷坯体所处位置；

所述的烟气能量守恒公式如下所示：

其中，c_fg代表烟气的比热容；T_fg代表烟气温度；T_b代表外表面的温度；T_w代表窑墙内壁温度；代表水的汽化潜热；表示水分比热容；h_b代表烟气与陶瓷之间的对流换热系数；h_w代表烟气与窑炉内壁之间的对流换热系数；s_b代表烟气与陶瓷之间的传热面积；s_w代表烟气与窑炉内壁之间的传热面积；

所述的陶瓷能量守恒公式如下所示：

其中，Q_wb代表窑炉墙壁向陶瓷的辐射，Q_bw代表陶瓷向窑炉墙壁的辐射，ε_b代表陶瓷与窑墙之间的发射率，ε_w代表陶瓷与窑墙之间的发射率；A_b为陶瓷与窑墙之间发射面积，A_w陶瓷与窑墙之间发射面积；σ表示玻尔兹曼常数为5.67×10^-8w/(m²·k⁴)，F_ij分别表示陶瓷与窑墙之间的辐射角系数。

5.根据权利要求3或4所述的获取方法，其特征在于，所述的烧成段的传热过程模型包括烟气质量守恒公式、陶瓷质量守恒公式、烟气能量守恒公式、陶瓷能量守恒公式；

陶瓷质量守恒公式如下所示：

烟气质量守恒公式如下所示：

其中，表示在位置Y处由于燃料与助燃空气的输入量；

陶瓷能量守恒公式如下所示：

烟气能量守恒公式如下所示：

其中，f_a代表外表面的温度；Q_wb代表窑炉墙壁向陶瓷的辐射。Q_fa是指在拥有烧嘴的位置输入的热量，具体计算方式如下：

其中，c_a表示助燃空气比热容；T_ain表示助燃空气输入的温度；在表示燃料热值。

6.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述的S3、用有限差分法对所建立的传热模型以及导热模型进行求解，得到陶瓷坯体内部的温度分布，具体为：

S31、输入数据；

S32、通过有限差分法对所建立的传热模型进行求解得到陶瓷坯体外表面温度；

S33、通过有限差分法对所建立的导热模型进行求解得到温度得到陶瓷坯体内部的温度分布。