| 主权项 |
一种链篦机球团料层磁铁矿氧化率分布的在线软测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：网格划分：将链篦机上球团料层划分成尺寸范围为L<sub>1</sub>×L<sub>2</sub>×L<sub>3</sub>的虚拟计算微元，其中，L<sub>1</sub>为链篦机有效长度的0.1％～1％，单位为cm；L<sub>2</sub>为球团料层宽度,单位为cm；L<sub>3</sub>为实时料层高度的5％～10％,单位为cm；步骤2：获取辅助变量的值：辅助变量包括生球磁铁矿含量、生球半径、料层温度和气体温度；步骤3：模型建立并求解：根据有固体产物层的未反应核模型理论，建立球团料层磁铁矿氧化率计算模型方程，对每一计算微元内球团料层磁铁矿氧化率进行求解；步骤2中4个辅助变量的获取方式分别为：1)生球磁铁矿含量生球磁铁矿含量由如下方程计算：<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>p</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Σ</mi><msub><mi>m</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msub><mi>w</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>232</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>m</mi><mi>greenpellet</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mi>return</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000509998590000011.GIF" wi="571" he="165" /></maths> 公式1其中，p为生球磁铁矿含量，单位为mol/g生球；m<sub>i</sub>为第i种原料单位时间下料量，单位为t/h；p<sub>i</sub>为第i种原料FeO质量百分比含量，单位为％；w<sub>i</sub>为第i种原料含水量，单位为％；232为磁铁矿摩尔量，单位为g/mol；m<sub>greenpellet</sub>为生球造球量，t/h；m<sub>return</sub>为生球返料量，t/h；采集m<sub>i</sub>、p<sub>i</sub>、w<sub>i</sub>、m<sub>greenpellet</sub>和m<sub>return</sub>数据时考虑时序；2)生球半径对生球半径进行定时取样检测，获得生球半径r<sub>0</sub>，单位为cm；3)料层温度利用如下固相热平衡方程计算每一计算微元内的球团料层温度T<sub>s</sub>：<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>s</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msub><mi>ϵ</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><msub><mi>C</mi><mi>s</mi></msub><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><msub><mrow><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mi>hA</mi><mo>[</mo><msub><mi>T</mi><mi>g</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>-</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>Q</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000509998590000012.GIF" wi="1745" he="139" /></maths> 公式2其中，ρ<sub>s</sub>为矿石密度，单位为g/cm<sup>3</sup>；ε<sub>2</sub>为球团料层孔隙率，单位为％；C<sub>s</sub>为球团比热，单位为J/g.K；x为料层高度，单位为cm；t为时间，单位为s；m和n分别为料层高度和链篦机长度方向上的网格位置，m从气体进料层端向出料层端计，n从链篦机布料端向卸料端计；T<sub>s</sub>为计算微元内球团料层温度，单位为K，初始值取室温；T<sub>g</sub>为计算微元内气体温度，单位为K，初始值取气体进入球团料层前的温度；h为气体与球团间的传热系数，单位为J/cm<sup>2</sup>.K.s；A为单位体积球团料层传热面积，单位为cm<sup>2</sup>/cm<sup>3</sup>，A＝1/微元高度；q<sub>1</sub>为水分蒸发吸热速率，单位为J/s.cm<sup>3</sup>，初值取0；Q<sub>1</sub>为磁铁矿反应放热量，单位为J/cm<sup>3</sup>.s，初值取0；公式2中，(1)球团比热Cs根据不同温度下实验室检测数据拟合公式计算：<maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>C</mi><mi>s</mi></msub><mo>=</mo><mfenced open='{' close=''><mtable><mtr><mtd><mn>0.1605</mn><mo>+</mo><mn>1.5000</mn><mo>×</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>4</mn></mrow></msup><mo>[</mo><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mn>273</mn><mo>]</mo></mtd><mtd><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub><mo><</mo><mn>973</mn><mi>K</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.2140</mn></mtd><mtd><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub><mo>≥</mo><mn>937</mn><mi>K</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>]]></math><img file="FDA0000509998590000021.GIF" wi="1314" he="162" /></maths> 公式3(2)气体和球团间传热系数h根据如下公式计算：h＝Nu·K<sub>a</sub>/(2·r<sub>0</sub>) 公式4其中，Nu为Nusselt数，无量纲；K<sub>a</sub>为气体导热系数，单位为J/cm.K.s；K<sub>a</sub>和Nu计算公式分别为：K<sub>a</sub>＝16.6670×[1.7187×10<sup>‑6</sup>+7.3645×10<sup>‑9</sup>T<sub>g</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n‑1</sub>)] 公式5Nu＝2.0+0.6P<sub>r</sub><sup>1/3</sup>R<sub>e</sub><sup>1/2</sup> 公式6其中，P<sub>r</sub>为Prandtl数，<img file="FDA0000509998590000022.GIF" wi="224" he="147" />μ为气体粘度，g/cm.s；C<sub>g</sub>为气体比热，单位为J/g.K，计算公式如下：C<sub>g</sub>＝1.0868×10<sup>‑7</sup>[T<sub>g</sub>(x<sub>m‑1</sub>,t<sub>n</sub>)‑273]<sup>2</sup>‑0.5097×10<sup>‑10</sup>[T<sub>g</sub>(x<sub>m‑1</sub>,t<sub>n</sub>)‑273]<sup>3</sup> 公式7‑1.7065×10<sup>‑5</sup>[T<sub>g</sub>(x<sub>m‑1</sub>,t<sub>n</sub>)‑273]+0.2452(3)磁铁矿反应放热量Q<sub>1</sub>根据如下公式计算：Q<sub>1</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>)＝△Hr<sub>mag</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n‑1</sub>)N 公式8其中，△H为磁铁矿氧化反应焓变，取260kJ/mol；N为单位体积内球团量，单位为1/cm<sup>3</sup>，<img file="FDA0000509998590000031.GIF" wi="248" he="191" />r<sub>mag</sub>为磁铁矿氧化反应速率，单位为mol/s，初值取0；(4)水分蒸发吸热速率q<sub>1</sub>根据如下公式计算：q<sub>1</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>)＝hA[T<sub>g</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>)‑T<sub>s</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>)]a(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>) 公式9其中，a为料层获得热量中用于水分蒸发的比例系数；4)气体温度利用如下气相热平衡方程计算每一计算微元内的气体温度T<sub>g</sub>：<maths num="0004" id="cmaths0004"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>M</mi><mi>g</mi></msub><msub><mi>C</mi><mi>g</mi></msub><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mi>g</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>T</mi><mi>g</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mi>hA</mi><mo>[</mo><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>T</mi><mi>g</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>+</mo><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000509998590000032.GIF" wi="1402" he="144" /></maths> 公式10其中，M<sub>g</sub>为气体的质流量，单位为g/cm<sup>2</sup>.s；q<sub>2</sub>为水分冷凝放热速率，单位为J/s.cm<sup>3</sup>，初值取0；q<sub>2</sub>由下式计算：q<sub>2</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>)＝λM<sub>g</sub>[W<sub>g</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>)‑W<sub>gs</sub>(x<sub>m</sub>,t<sub>n</sub>)] 公式11其中，W<sub>g</sub>为气体水分质量百分比含量，单位为％；W<sub>gs</sub>为饱和空气中水分质量百分比含量，单位为％；λ为水的蒸发潜热，取值为2260J/g；W<sub>g</sub>和W<sub>gs</sub>计算公式分别为：<maths num="0005" id="cmaths0005"><math><![CDATA[<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>W</mi><mi>g</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>W</mi><mi>g</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><msub><mi>λM</mi><mi>g</mi></msub></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000509998590000033.GIF" wi="821" he="153" /></maths> 公式12<maths num="0006" id="cmaths0006"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>W</mi><mi>gs</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>m</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>-</mo><mn>5.49269</mn><mo>+</mo><mn>0.0549269</mn><mo>[</mo><msub><mi>T</mi><mi>g</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>t</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mn>273</mn><mo>]</mo></mrow></msup></mrow>]]></math><img file="FDA0000509998590000034.GIF" wi="780" he="89" /></maths> 公式13 |
