Ｆｉｇ．１ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｉｎ ａ ３０ ｍｉｎ．
图 ９ 不同保温时间瓷质砖的烧成曲线 Ｆｉｒｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｓ ｏａｋｉｎｇ ｆｏｒ
（ １）保温时间增加，氧化后段时间缩短的影响 仿真烧成曲线 可看出：保温时间增加，氧化后段
３０ 分钟 ５０ 分钟 ７０ 分钟 １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ 烧成时间（ ｍｉｎ）
图 ４ 三种烧成周期的瓷质砖的表面和中心温差比较 Ｆｉｇ．４ Ｃｏｍｐａｒｉｓ ｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｉｒｉｎｇ ｃｙｃｌｅ
图 ６ 不同密度下瓷质砖的表面和中心温差 Ｆｉｇ．６ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ
瓷质砖生产与其它陶瓷工业生产一样，烧成工 序是保证生产质量，决定产量，减少相关成本，节约能耗 以及环境保护的重要环节。因此，对其热工过程进行 研究，以求改进窑炉的设计和操作是很重要的。由 于窑炉热工过程十分复杂，研究难度大，应当采用现 代科学研究方法，在尽可能短的时间内，用最少的人 力和物力 完成研究 任务［２］。计算机仿线 年来兴起的一种新技术，它是以计算机为主要工具， 以真实系统或预设系统的仿真模型为依据，通过运 行具体仿真模型和对计算机输出信息的分析，实现 对实际系统运作时的状态和变化规律的综合评估与预
ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ห้องสมุดไป่ตู้ｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｎｓ ｉｔｙ
瓷质砖表面和中心的温差变化呈折线形式，这 是由于其物性参数随气温变化引起的，说明瓷质砖 的物性参数对其表面和中心的温差有一定影响，其 影响如图 ５～图 ６ 所示。因此，在选用生产超薄大规 格瓷质砖的原料时，若能合理选择原料，则对缩短其 烧成周期是有利的。 ３．２．３ 氧化和保温时间的影响
图 ７ 不同保温时间瓷质砖的烧成曲线 Ｆｉｒｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｓ ｏａｋｉｎｇ ｆｏｒ
Ｆｉｇ．２ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｉｎ ａ ５０ ｍｉｎ． ｆｉｒｉｎｇ
图 ５ 不同比热和导热系数下瓷质砖的表面和中心温差 Ｆｉｇ．５ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓ ｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔ ａｎｄ
摘要 应用传热学理论和 ＶＢ 语言建立了仿真软件，对瓷质砖烧成过程的内部温度场进行了计算机仿真，研究了不同烧成曲线、保 温时间及改变瓷质砖的物性参数等因素对瓷质砖内部温差的影响。 关键词：瓷质砖，温度场，仿真，辊道窑 中图分类号：ＴＱ１７４．６＋５３．４ 文献标识码：Ａ
自 １９８３ 年广东佛山从意大利引进第一条自动 化程度较高的彩釉地砖生产线 多年发 展，我国慢慢的变成了世界上建筑陶瓷生产数量最多的 国家。我国建筑瓷砖生产行业从总体上看，已经基本 形成了“ 工艺技术现代化，品种规格多样化，产品水 平高档化，生产销售配套化，市场之间的竞争白热化”的总 格局，建筑瓷砖的快速的提升令世人瞩目［１］。
式中，ω１ 为坯体中自由水含量的百分数；τ１ 为自 由水蒸发所需要的时间，ｓ。
－ ９０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ０ 烧成时间（ ｍｉｎ）
Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｉｎ ７０ ｍｉｎ． ｆｉｒｉｎｇ ｃｙｃｌｅ
断面水平方向温度均匀，仅考虑瓷质砖沿厚度方向 的温度变动情况，即作一维仿线）瓷质砖外表面 温度按烧成曲线）入窑时瓷质砖初始温度分 布均匀（；４）忽略辊子对传热的影响（；５）烧成过程中 瓷质砖烧失物质的烧失认为是在一些范围内按匀速 进行的。 ２．２ 导热微分方程的建立
由简化假设可知，对超薄大规格瓷质砖进行一 维仿真研究时它在窑内烧成的传热过程为物性参数 随气温变化的一维非稳态导热过程，根据基本导热
图 ８ 不同保温时间瓷质砖表面和中心的温差变化 Ｆｉｇ．８ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｓ ｏａｋｉｎｇ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｔｉｍｅ
测，进而实现对真实系统模块设计与结构的优化和指导 实际生产［２］。本文应用传热学理论和 ＶＢ 语言对超薄 大规格瓷质砖烧成过程的内部温度场进行了一维仿 真研究，以期为瓷质砖辊道窑的设计，烧成制度的优 化及其辊道窑的操作控制提供理论参考。
ｑ ·9:（ｉ＝２，３；．．．ｎ－ １；ｋ＝１，２，．．．，ｎ） 8ｃｐｉ
图 １０ 不同保温时间瓷质砖表面和中心的温差变化 Ｆｉｇ．１０ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｆｗｅｅｎ
ｓ ｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｔｉｌｅ ｓ ｏａｋｉｎｇ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｔｉｍｅ
式中，ω２ 为坯体中 Ａｌ２Ｏ３ 含量的百分数；τ２ 为物化 反应所需时间，ｓ。
３ 瓷质砖烧成过程内部温度场的计算 机仿线 节点方程的建立 本文采用有限差分法对瓷质砖导热微分方程进
行离散化处理，并用元体热平衡方法建立其节点方 程。由于瓷质砖在辊道窑内烧成时上下面对称，选定 瓷质砖的半厚度作为计算对象，对其进行空间和时 间的划分，然后应用热平衡原理建立了节点的差分方 程。由节点的差分方程可组成如下的方程组：
