在诸多颗粒床换热研究中,均忽略了床层内颗粒物料的粒径变化,将床层内颗粒物料视为均匀的多孔介质。而在实际生产中,颗粒直径一般呈自床层底部至顶部逐渐增大的分布趋势,且孔隙率和渗透率也随之相应改变,进而影响了流动和传热过程。因此将床层视为均匀的多孔介质,在描述移动颗粒床的换热过程中存在较大偏差。
水泥篦冷机内颗粒层与气流垂直交叉流动,是一种典型的错流式移动颗粒床,对机内颗粒层与冷却空气传热研究具有通用性和代表性。以篦冷机内的移动熟料颗粒层为对象,考虑到空气的可压缩性、热弥散、局部非热平衡等问题,建立了非均质、变物性的移动颗粒床的渗流换热模型;针对多孔介质渗流换热模型提出了COADI-GS算法;为了进行非均质床层求解,通过实验测量与计算获得了床层内厚度方向的粒径与孔隙率分布;根据求解结果比较了均质床层与非均质床层的温度差异,分析了供风压力和颗粒移动速度对传热过程的影响。
将篦冷机抽象为物理模型,高温熟料颗粒由左侧进入篦床,在推动装置作用下缓慢向右移动,期间持续被下部吹入的空气冷却,最后流出篦床右端。熟料在冷却空气的作用下温度逐渐降低,到达篦冷机出口时,按环境温度303K计算,出料温度应为368K左右,即熟料温度比环境温度高约65K。在篦冷机入口处和中段,与熟料进行热交换后的气体由于温度较高,作为高温气体被回收;篦冷机后端与熟料进行热交换后的气体由于温度较低,作为低温余风排出。