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        隧道窯結構設計軟件系統

        2015-04-17關鍵詞:隧道窯結構設計軟件系統

        1前言:遂道窯的設計過程非常繁雜,涉及眾多熱工參數和熱工計算機公式,設計相應計算機軟件以提高遂道窯設計效率是必要的。隧道窯的結構設計決定隧道窯的先進性,合理的隧道窯設計有助于降低能耗,提高熱效率,保證陶瓷產品的質量[1]。相關軟件較少,如用QBASIC編寫熱工計算軟件包,功能單一,基于DOS環境下運行,與當前普遍應用的Windows操作系統不適應[2]。本文結合面向對象程序設計思想,采用Windows環境下數據庫語言編程語言一VisualFoxPro開發出隧道窯結構設計計算機軟件,該軟件能夠為隧道窯設計過程提供經驗參數和窯爐結構計算,可直接編譯成Windows應用程序,產生各種結果數據庫,圖形界面,鼠標操作,為隧道窯設計人員提供了較大便利。

         

        2隧道窯結構設計內容

        2.1窯體主要尺寸及結構的計算

        包括隧道容積的計算,窯內容納窯車數計算,窯的產量計算,窯長、內寬、內高的確定,窯體材質、厚度的研究及散熱量的計算,燃燒室容積的計算。

        2.2燃料燃燒及燃燒設備的計算

        包括空氣量、煙氣量及煙氣組成的計算,燃燒溫度的計算,熱平衡計算(熱平衡計算分為二部分:一部分是預熱帶和燒成帶的平衡,計算每小時的燃料消耗量;另一部分為冷卻帶的熱平衡,計算冷空氣鼓入量和熱風抽出量)。

        2.3通風設備及其它附屬設施計算

        在設計窯爐時,根據窯爐的物料及熱平衡結果確定空氣管道、煙道、煙囪及燃燒室內的尺寸及風機選型數據。原始資料的懼包括:生產任務、產品和種類和規格、工作日、成品率、燃料和種類及組成、坯體入窯水分、原料的組成、燒成制度、窯型的選擇等數據。隧道窯設計必須有一些已知和數據,即原始資料。這些原始數據可采集現在運行成功的隧道窯數據,保存到數據庫中供設計者參考,也可由設計者直接輸入。隧道窯的設計計算工作量相當繁重,具體計算公式在交獻[1]中。

         

        3系統分析和設計

        3.1系統數據庫設計

        3.1.1系統數據庫組成

        以關系規范化理論為指導,采用模型分解方法優化關系模型,將概念模型轉化為關系模式,建立系統的關系數據庫[3]。系統數據庫主要有:

        (1)隧道窯:包含窯車,窯門,窯頂,窯墻,預熱帶窯墻材質,燒成帶窯墻材質,冷卻帶窯墻材質及各種選型結果表。

        (2)燃燒裝置:包含煤氣燒嘴,油燒嘴,燃燒能力,燃燒室參數等數據表。

        (3)熱平衡:包含熱平衡參數,平衡計算結果表。

        (4)燃燒計算:包含干空氣參數燃燒K值,高溫系統,隔熱材料參數,建筑材料參數,煙氣參數,燃燒比熱及各種計算結果表。

         

        3.1.2系統數據庫的物理設計:為方便輸入和計算,字段類型同意為字符型,在使用時根據情況利用函數轉換。根據系統分析的結果,確定所有數據庫的名稱,所含字段的名稱,類型和寬度。儲存經驗數據的表,主要為瀏覽和快速選型做準備,這類表如窯車,煤氣燒嘴等,儲存參數的表。根據所建數據表的用途,把數據表分問三類,分別為儲存經驗數據的表、儲存參數的表和結果表,存放到響應數據庫中。主要是為計算過程中選擇參數做準備,這類表如空氣參數。熱平衡參數等;如果表僅僅是作為一種結構,不輸入數據。為以后儲存計算結果和中轉數據作準備,如熱平衡結果,選型結果土窯門,窯車等。

         

        3.2.1系統功能模塊:系統主要功能模塊有住程序。計算、選型、資料結果查詢、打印、幫助和推出等(見圖1),其中燃燒計算和熱平衡計算子模塊調用三個次一級模塊,實現三種方法的計算。

         

        3.2.3系統界面設計:本軟件擁護界面設計包括:系統窗口、選型、燃燒和熱平衡計算窗口、資料結果查詢窗口、打印輸出,出錯處理窗口等部分的內容。VisualFoxPro支持面向對象可視化程度設計(OOP),可設計出與Windows風格完全相同,界面友好的應用程序;VisualFoxPro的各種界面設計器,為擁護開發系統提供了方便的手段[4]。打印截面用報表設計器實現。利用messsage()函數設計出錯界面,其他穿口用表單設計器完成。在表單中添加控件及響應時間代碼實現程序功能[4]。

         

        4系統特點及使用

        4.1系統特點

        4.1.1可靠性:在燃燒計算中。通過書瑞參考文獻[5]。P246例4-2中數據,得到結果與書中數據相符(如圖2)。在熱平衡計算中,通過輸入參考文獻[1]P66例1-11中數據,得到結果與書中數據相符。

        4.1.2先進性:(1)系統中設計許多選項卡,適應設計者的不同情況。在熱平衡和燃燒計算中,除提供大量的熱工參數外,都有三種計算方法供用戶選擇。數據計算利用內存變量文件作為過渡文件,在程序運行過程中自動創建和刪除,避免產生大量的臨時文件,節省存儲空間,同時提高運行速度。(2)在窯墻散熱計算,求解多層平壁的導熱時,須假設交界面溫度,計算熱流值,再檢驗交界面溫度是否正確。系統設計專門程序處理,輸出參考文獻[5]kP79例2-2的數據,得到結果與書中數據相符。(3)設計強有力的出錯處理機械,用戶在輸入原始數據時值自動驗證,在計算前自動判斷輸入數據是否齊全,如出錯,彈出警告對話框。

        4.1.3交互性:系統可直接編為Windows應用程序,可啟動系統,雙擊程序圖標,出現登錄窗口,輸入密碼后,出現系統菜單,拉出各主菜單,選擇相應子菜單完成各功能。

         

        5軟件運行實例:為了驗證該軟件運行結果的正確性,以文獻[1]中第59頁例題1-7為實例進行了驗算。

        5.1軟件運行原始資料:其原始資料為:設計一條年產衛生瓷7萬大件的隧道窯。成品率:90%燃料:城市煤氣,QD=15500dj/m年產量:7萬大件/年,每件產品的質量為10kg;年工作日:350天/年;制品入曲線:20-970℃,8h1280℃,1.2h;1280-80℃,12.5h;**高燒成溫度:1280℃,燒成周期:25h窯車(長*寬):1.5m*0.87m半截制品:55kg/車

         

        5.2軟件運行過程和結果:程序啟動后,出現主菜單,先使用“選型”菜單,用戶依次選擇窯型、窯門、窯車、窯墻、窯頂材質、窯頂結構子菜單調用各設計宣傳品按照屏幕上的提示,逐項輸入相應原始數據,單擊“確定”可將數據存入選型數據庫中。系統對知基都提供了多種經驗數據供用用戶選擇。本例子用戶僅需輸入窯車尺寸,其它可在經驗數據中選取。用戶再使用“計算”菜單,選擇“燃燒計算”,用戶可根據(1)書籍燃料組成,(2)書籍燃料類型和低位發熱量,(3)僅知燃料類型等三種情況分別計算。本例中應選第(2)項輸入Qd,空氣救災物資系數a=1.29,程序計算出理論和實際煙氣量,自動進入燃燒溫度的計算窗口,用戶輸入煙氣、煤氣比熱計算理論和實現燃燒溫度。選擇“熱功當量平衡計算”,用戶也可根據(1)單位產品熱耗,(2)經驗公式,(3)熱功當量平衡計算等三種情況選擇計算單位燃料消耗量和熱功當量平衡。本例選第(3)種方法,計算結表1。接著系統提示“是否進入燃燒室內設計計算”,背地里擊“是”,助記詞可從經驗數據庫中選取,也可直接計算。按文獻[1]第72頁例1-13,燒嘴選型用經驗參數,燃燒室尺寸計算得出結果如圖2?!安榭础辈藛雾椏刹榭此薪涷灁祿旌瓦x型結果,通過“打印”菜單項將各種選型結果和計算結果打印出來。

         

        6結束語:該系統可使隧道窯設計人面擺脫繁瑣的查表和計算,迅速便捷完成隧道窯結構設計。系統也有一些有待完善的地方,如在進行窯車散熱計算時,嚴格來說應采用不穩定導熱的方法,系統彩經驗數據。本系統涵蓋隧道窯結構設計的絕大部分內容,如設備選型,熱平衡計算,燃燒計算。經驗證該系統界面友好,振作簡便,使用穩定可靠,運算速度較快。系統中也未包含煙道設計,這些在以后工作中需要完善。



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