[发明专利]一种空气预冷、预热混凝土骨料瞬态温度的确定方法

摘要

本发明提供一种空气预冷、预热混凝土骨料瞬态温度的确定方法，空气预冷、预热骨料过程中，骨料在料仓内呈自然堆积状态，与空隙形成了相互共存的组合体，所以可认为料仓内的骨料与空隙形成一种多孔介质。料仓内骨料与空隙处空气的对流换热过程，可视为骨料+空隙多孔介质在进风截面处的对流换热作用下产生的非稳态导热过程，料仓中骨料+空隙多孔介质的非稳态导热过程，等效于三维立方体在第三类边界条件下的非稳态导热过程。因为料仓四周绝热，仅进风截面处于换热的第三类边界条件下，所以料仓这个三维柱体的瞬态温度解，可简化为一维无限大平板的瞬态传热问题。

主权项

一种空气预冷、预热混凝土骨料瞬态温度的确定方法，其特征在于：具体步骤为：1)获得参数，计算出多孔介质有效导温系数αe，虚拟对流换热系数αν，测量出多孔介质导热系数λe，进回风高差δ，换热时间τ；通过温度传感器获得骨料初始温度T0，进口空气温度Ta；2)根据步骤1)中得到的参数，计算傅里叶数Fo、毕渥数Bi；通过等效立方体非稳态导热无量纲参数计算模块得到，傅里叶数：毕渥数：其中，毕渥数Bi和傅里叶数Fo计算方法为：多孔介质有效导温系数：料仓的当量直径：虚拟雷诺数：虚拟对流换热系数：傅里叶数：毕渥数：式中，λe为多孔介质导热系数，ρe为多孔介质密度，ce为多孔介质比热，F为料仓截面积，U为料仓截面周长，δ为进回风高差，τ为换热时间，u为空仓截面风速，Pra为空气的普朗特数，μa为空气的动力粘度，λa为空气的导热系数，空气的密度ρa；多孔介质导热系数λe，多孔介质密度ρe和多孔介质比热ce计算方法为：计算骨料空隙处的风速：空隙的当量直径：空隙处空气的雷诺数：空隙中空气的对流换热系数：骨料+空隙多孔介质的多孔介质导热系数λe：λe=πλs2+πλs2αkxd[ln(d2+λsαkx)-ln(λsαkx)]]]>骨料与空隙组成的复合体的多孔介质密度ρe：ρe＝ε·ρa+(1‑ε)·ρs有效的多孔介质比热ce：式中，ε为料仓内堆料的空隙率，u为空仓截面风速，d为骨料的直径，λs为骨料导热系数，ρs为骨料的密度，cs为骨料的比热，ρa为空气的密度，ca为空气的比热，λa为空气的导热系数，Pra为空气的普朗特数，μa为空气的动力粘度；3)根据步骤1)中获得的参数骨料初始温度T0，进口空气温度Ta和步骤2)中得出的傅里叶数Fo，通过骨料瞬态温度计算模块计算得到瞬时温度T，T＝T0+{A‑B·exp[‑1·C·(Fo‑Fo*)]}·(Ta‑T0)，式中，A、B、C、Fo*为拟合系数；拟合系数A、B、C、Fo*，具体计算如下：A＝A'·Bi+A”B＝B'·Bi+B”C＝C'·Bi+C”A′=[-0.0813·(Zδ)2-0.0202·(Zδ)-0.016]·δDe+(0.0448·(Zδ)2-0.0658·(Zδ)+0.0437)]]>A′′=[-0.0383·(Zδ)2+0.2801·(Zδ)+0.0251]·δDe+(0.2185·(Zδ)2-0.2232·(Zδ)+0.826)]]>B′=[0.0966·(Zδ)2+0.0363·(Zδ)-0.0237]·δDe+(-0.1858·(Zδ)2-0.1757·(Zδ)+0.0252)]]>B′′=[-1.5677·(Zδ)2+2.3498·(Zδ)+0.0635]·δDe+(0.8165·(Zδ)2-0.9552·(Zδ)+0.5748)]]>C′=[-764.74·(Zδ)2+224.38·(Zδ)+1343.5]·δDe+(-1335.4·(Zδ)2+1439.5·(Zδ)+172.28)]]>C′′=[1107.2·(Zδ)2-1231.7·(Zδ)-267.57]·δDe+(-530.49·(Zδ)2+544.96·(Zδ)+109.55)]]>Fo*=0.0016·(Zδ)·Bi(0.0387·Z/δ-1.1763),]]>式中，z为骨料截面高度，δ为进回风高差，Bi为毕渥数，料仓的当量直径De；4)确定浇筑温度，步骤3)中得到瞬时温度T为浇筑温度。