利用CAD软件辅助计算熟料库卸空率

2010-01-05侯员伟1陈红建2

水泥技术 2010年6期

关键词：圆柱体熟料圆锥

□□侯员伟1，陈红建2

利用CAD软件辅助计算熟料库卸空率

Discharge Rate Calculation for Clinker Silo by CAD

□□侯员伟1，陈红建2

熟料库设计时主要考虑库的有效储量和投资成本，在同场地和同规格的条件下库的投资成本基本一致，因此库的有效储量是设计时考虑的重要因素，而库的有效储量通常采用库的卸空率来表示，卸空率为有效储量与总储量的比值，即

式中：η——卸空率

V1——有效储量

V0——总储量

多点卸料的大直径筒式熟料库总储量大，在大中型水泥厂熟料库的设计中一般多采用这种形式的熟料库。这种库库底卸料点多，库内形成死料区的锥型较复杂，熟料库有效储量计算没有标准的计算公式，用传统的数学计算方法，计算结果不够精确，因此本文介绍一种以CAD软件为计算平台，根据几何实体造型，求几何体体积的方法，可精确求解熟料库的有效体积和卸空率，有助于解决熟料库设计计算问题。

1 计算条件

通常一座ϕ45m×45m的熟料库,库底设三条出料廊道,其中两侧的廊道内各设5个卸料口,中间的廊道内设7个卸料口,共17个卸料口,熟料休止角35°，库内顶部预留1m料位报警高度,存料区总高44m，库底板厚度1.2m。具体形式如图1、图2所示，其中区域A为锥体部分熟料，区域B为柱体部分熟料，区域C为不可卸出部分熟料，区域D为熟料库底板。

2 条件分析

满库时，库内熟料体积由图2中A区域、B区域和C区域共同构成,等于总储量V0，为了计算熟料库的卸空率，还需要求得此熟料库满库时可卸出部分熟料的体积，由图2中A区域和B区域共同构成,等于有效储量V1，V0-V1等于死料区C的体积。因此，解决问题的关键就是如何获得V0和V1的体积，下面介绍根据熟料库实体模型求V0和V1的设计过程。

3 实体模型设计过程

3.1 V1的模型设计

（1）在CAD中先画一个直径45m，高度44m的圆柱体，再画一个底面直径ϕ450m,锥面与水平面夹角35°的圆锥。考虑到后面要对这两个实体取交集，此处圆锥的大小必须能够将ϕ45m×45m圆柱体包含在内，但不一定选取此实例中的底面直径ϕ 450m。另外圆锥与水平面的夹角必须取熟料的休止角35°。然后将圆锥的顶点放置在圆柱体的上顶面中心，再对这两个实体取交集，即可得到图2中A+B+C+D的体积总和。

（2）然后再画一个底面直径450m,锥面与水平面夹角35°的向下圆锥。同样考虑到后面要对实体取交集，此处圆锥的大小必须能够将ϕ 45m×45m圆柱体包含在内，但不一定选取此实例中的底面直径ϕ450m，圆锥与水平面的夹角仍然必须取熟料的休止角35°。接着将这个圆锥体复制17个放到如图1所示的卸料口中心，再将这17个圆锥沿z轴方向向下移动280mm（使卸料口尺寸达到ϕ 800mm）,然后在CAD中对这17个圆锥取并集。

（3）接着对（1）和（2）中所得到的几何体取交集,即可得到需要的几何体V1,外形如图3所示。最后利用CAD中面域/质量特性查询功能，可以查出ϕ45m×45m的熟料库装满时可卸出的熟料所占的体积V1=48433m3。

3.2 V0的模型设计

从图2中可以看出，V0只是比V1多了死料区C部分的体积，所以只需要把死料区C部分的体积加到V1几何体中，即可得到V0。因此，需要先设计一个ϕ45m×20m的圆柱体，此处圆柱体的高度必须大于死料区C部分的高度，但不一定选取此实例中的20m。然后将此圆柱体的下底面中心与V1几何体的下底面中心重合放置，接着将此圆柱体沿z轴向上移动1200mm,再对V1几何体和此圆柱取并集，所得到的几何体体积就是V0，外形如图4所示。最后再利用CAD中面域/质量特性查询功能，查出ϕ 45m×45m的熟料库装满时熟料所占的体积V0=51483m3。3.3 卸空率计算

按以上方法得到V1和V0的值以后，再由卸空率计算公式η=V1/V0，即可计算出该熟料库的卸空率η=48433/51483×100%=94%。