□□侯員偉1，陳紅建2

利用CAD軟件輔助計(jì)算熟料庫(kù)卸空率

Discharge Rate Calculation for Clinker Silo by CAD

□□侯員偉1，陳紅建2

熟料庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮庫(kù)的有效儲(chǔ)量和投資成本，在同場(chǎng)地和同規(guī)格的條件下庫(kù)的投資成本基本一致，因此庫(kù)的有效儲(chǔ)量是設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重要因素，而庫(kù)的有效儲(chǔ)量通常采用庫(kù)的卸空率來(lái)表示，卸空率為有效儲(chǔ)量與總儲(chǔ)量的比值，即

式中：η——卸空率

V1——有效儲(chǔ)量

V0——總儲(chǔ)量

多點(diǎn)卸料的大直徑筒式熟料庫(kù)總儲(chǔ)量大，在大中型水泥廠熟料庫(kù)的設(shè)計(jì)中一般多采用這種形式的熟料庫(kù)。這種庫(kù)庫(kù)底卸料點(diǎn)多，庫(kù)內(nèi)形成死料區(qū)的錐型較復(fù)雜，熟料庫(kù)有效儲(chǔ)量計(jì)算沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式，用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果不夠精確，因此本文介紹一種以CAD軟件為計(jì)算平臺(tái)，根據(jù)幾何實(shí)體造型，求幾何體體積的方法，可精確求解熟料庫(kù)的有效體積和卸空率，有助于解決熟料庫(kù)設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題。

1 計(jì)算條件

通常一座?45m×45m的熟料庫(kù),庫(kù)底設(shè)三條出料廊道,其中兩側(cè)的廊道內(nèi)各設(shè)5個(gè)卸料口,中間的廊道內(nèi)設(shè)7個(gè)卸料口,共17個(gè)卸料口,熟料休止角35°，庫(kù)內(nèi)頂部預(yù)留1m料位報(bào)警高度,存料區(qū)總高44m，庫(kù)底板厚度1.2m。具體形式如圖1、圖2所示，其中區(qū)域A為錐體部分熟料，區(qū)域B為柱體部分熟料，區(qū)域C為不可卸出部分熟料，區(qū)域D為熟料庫(kù)底板。

2 條件分析

滿庫(kù)時(shí)，庫(kù)內(nèi)熟料體積由圖2中A區(qū)域、B區(qū)域和C區(qū)域共同構(gòu)成,等于總儲(chǔ)量V0，為了計(jì)算熟料庫(kù)的卸空率，還需要求得此熟料庫(kù)滿庫(kù)時(shí)可卸出部分熟料的體積，由圖2中A區(qū)域和B區(qū)域共同構(gòu)成,等于有效儲(chǔ)量V1，V0-V1等于死料區(qū)C的體積。因此，解決問(wèn)題的關(guān)鍵就是如何獲得V0和V1的體積，下面介紹根據(jù)熟料庫(kù)實(shí)體模型求V0和V1的設(shè)計(jì)過(guò)程。

3 實(shí)體模型設(shè)計(jì)過(guò)程

3.1 V1的模型設(shè)計(jì)

（1）在CAD中先畫一個(gè)直徑45m，高度44m的圓柱體，再畫一個(gè)底面直徑?450m,錐面與水平面夾角35°的圓錐?？紤]到后面要對(duì)這兩個(gè)實(shí)體取交集，此處圓錐的大小必須能夠?qū)?45m×45m圓柱體包含在內(nèi)，但不一定選取此實(shí)例中的底面直徑? 450m。另外圓錐與水平面的夾角必須取熟料的休止角35°。然后將圓錐的頂點(diǎn)放置在圓柱體的上頂面中心，再對(duì)這兩個(gè)實(shí)體取交集，即可得到圖2中A+B+C+D的體積總和。

（2）然后再畫一個(gè)底面直徑450m,錐面與水平面夾角35°的向下圓錐。同樣考慮到后面要對(duì)實(shí)體取交集，此處圓錐的大小必須能夠?qū)? 45m×45m圓柱體包含在內(nèi)，但不一定選取此實(shí)例中的底面直徑?450m，圓錐與水平面的夾角仍然必須取熟料的休止角35°。接著將這個(gè)圓錐體復(fù)制17個(gè)放到如圖1所示的卸料口中心，再將這17個(gè)圓錐沿z軸方向向下移動(dòng)280mm（使卸料口尺寸達(dá)到? 800mm）,然后在CAD中對(duì)這17個(gè)圓錐取并集。

（3）接著對(duì)（1）和（2）中所得到的幾何體取交集,即可得到需要的幾何體V1,外形如圖3所示。最后利用CAD中面域/質(zhì)量特性查詢功能，可以查出?45m×45m的熟料庫(kù)裝滿時(shí)可卸出的熟料所占的體積V1=48433m3。

3.2 V0的模型設(shè)計(jì)

從圖2中可以看出，V0只是比V1多了死料區(qū)C部分的體積，所以只需要把死料區(qū)C部分的體積加到V1幾何體中，即可得到V0。因此，需要先設(shè)計(jì)一個(gè)?45m×20m的圓柱體，此處圓柱體的高度必須大于死料區(qū)C部分的高度，但不一定選取此實(shí)例中的20m。然后將此圓柱體的下底面中心與V1幾何體的下底面中心重合放置，接著將此圓柱體沿z軸向上移動(dòng)1200mm,再對(duì)V1幾何體和此圓柱取并集，所得到的幾何體體積就是V0，外形如圖4所示。最后再利用CAD中面域/質(zhì)量特性查詢功能，查出? 45m×45m的熟料庫(kù)裝滿時(shí)熟料所占的體積V0=51483m3。3.3 卸空率計(jì)算

按以上方法得到V1和V0的值以后，再由卸空率計(jì)算公式η=V1/V0，即可計(jì)算出該熟料庫(kù)的卸空率η=48433/51483×100%=94%。

4 小結(jié)

采用CAD軟件輔助計(jì)算熟料庫(kù)卸空率的方法，能精確計(jì)算卸空率，減少?gòu)?fù)雜計(jì)算，降低計(jì)算難度。該方法形象直觀，有CAD使用經(jīng)驗(yàn)者很容易掌握。

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2010-04-26；

趙 蓮