1 前言 隧道窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計決定隧道窯的先進性，合理的隧道窯設(shè)計有助于降低能耗，提高熱效率，保證陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。遂道窯的設(shè)計過程非常繁雜，涉及眾多熱工參數(shù)和熱工計算機公式，設(shè)計相應(yīng)計算機軟件以提高遂道窯設(shè)計效率是必要的。相關(guān)軟件較少，如用QBASIC編寫熱工計算軟件包，功能單一，基于DOS環(huán)境下運行，與當(dāng)前普遍應(yīng)用的Windows操作系統(tǒng)不適應(yīng)[2]。本文結(jié)合面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想，采用Windows環(huán)境下數(shù)據(jù)庫語言編程語言一Visual FoxPro開發(fā)出隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計計算機軟件，該軟件能夠為隧道窯設(shè)計過程提供經(jīng)驗參數(shù)和窯爐結(jié)構(gòu)計算，可直接編譯成Windows應(yīng)用程序，產(chǎn)生各種結(jié)果數(shù)據(jù)庫，圖形界面，鼠標操作，為隧道窯設(shè)計人員提供了較大便利。
2 隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容[1] 2.1 窯體主要尺寸及結(jié)構(gòu)的計算 包括隧道容積的計算，窯內(nèi)容納窯車數(shù)計算，窯的產(chǎn)量計算，窯長、內(nèi)寬、內(nèi)高的確定，窯體材質(zhì)、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(shè)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(yù)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(fēng)抽出量）。 2.3 通風(fēng)設(shè)備及其它附屬設(shè)施計算 在設(shè)計窯爐時，根據(jù)窯爐的物料及熱平衡結(jié)果確定空氣管道、煙道、煙囪及燃燒室內(nèi)的尺寸及風(fēng)機選型數(shù)據(jù)。 隧道窯設(shè)計必須有一些已知和數(shù)據(jù)，即原始資料。原始資料的懼包括：生產(chǎn)任務(wù)、產(chǎn)品和種類和規(guī)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(shù)據(jù)。這些原始數(shù)據(jù)可采集現(xiàn)在運行成功的隧道窯數(shù)據(jù)，保存到數(shù)據(jù)庫中供設(shè)計者參考，也可由設(shè)計者直接輸入。 隧道窯的設(shè)計計算工作量相當(dāng)繁重，具體計算公式在交獻[1]中。
3 系統(tǒng)分析和設(shè)計 3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計 3.1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組成 以關(guān)系規(guī)范化理論為指導(dǎo)，采用模型分解方法優(yōu)化關(guān)系模型，將概念模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式，建立系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫[3]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要有： （1）隧道窯 包含窯車，窯門，窯頂，窯墻，預(yù)熱帶窯墻材質(zhì)，燒成帶窯墻材質(zhì)，冷卻帶窯墻材質(zhì)及各種選型結(jié)果表。 （2）燃燒計算 包含干空氣參數(shù)燃燒K值，高溫系統(tǒng)，隔熱材料參數(shù)，建筑材料參數(shù)，煙氣參數(shù)，燃燒比熱及各種計算結(jié)果表。 （3）燃燒裝置 包含煤氣燒嘴，油燒嘴，燃燒能力，燃燒室參數(shù)等數(shù)據(jù)表。 （4）熱平衡 包含熱平衡參數(shù)，平衡計算結(jié)果表。 3.1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定所有數(shù)據(jù)庫的名稱，所含字段的名稱，類型和寬度。為方便輸入和計算，字段類型同意為字符型，在使用時根據(jù)情況利用函數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)所建數(shù)據(jù)表的用途，把數(shù)據(jù)表分問三類，分別為儲存經(jīng)驗數(shù)據(jù)的表、儲存參數(shù)的表和結(jié)果表，存放到響應(yīng)數(shù)據(jù)庫中。儲存經(jīng)驗數(shù)據(jù)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(shù)的表。主要是為計算過程中選擇參數(shù)做準備，這類表如空氣參數(shù)。熱平衡參數(shù)等；如果表僅僅是作為一種結(jié)構(gòu)，不輸入數(shù)據(jù)。為以后儲存計算結(jié)果和中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)作準備，如熱平衡結(jié)果，選型結(jié)果土窯門，窯車等。 3.2.1 系統(tǒng)功能模塊 系統(tǒng)主要功能模塊有住程序。選型、計算、資料結(jié)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(diào)用三個次一級模塊，實現(xiàn)三種方法的計算。 3.2.3 系統(tǒng)界面設(shè)計 Visual FoxPro支持面向?qū)ο罂梢暬潭仍O(shè)計（OOP），可設(shè)計出與Windows風(fēng)格完全相同，界面友好的應(yīng)用程序；VisualFoxPro的各種界面設(shè)計器，為擁護開發(fā)系統(tǒng)提供了方便的手段[4]。本軟件擁護界面設(shè)計包括：系統(tǒng)窗口、選型、燃燒和熱平衡計算窗口、資料結(jié)果查詢窗口、打印輸出，出錯處理窗口等部分的內(nèi)容。打印截面用報表設(shè)計器實現(xiàn)。利用messsage()函數(shù)設(shè)計出錯界面，其他穿口用表單設(shè)計器完成。在表單中添加控件及響應(yīng)時間代碼實現(xiàn)程序功能[4]。
4 系統(tǒng)特點及使用 4.1 系統(tǒng)特點 4.1.1 可靠性 （1）在燃燒計算中。通過書瑞參考文獻[5]。P246例4-2中數(shù)據(jù)，得到結(jié)果與書中數(shù)據(jù)相符（如圖2）。 （2）在熱平衡計算中，通過輸入?yún)⒖嘉墨I[1]P66例1-11中數(shù)據(jù)，得到結(jié)果與書中數(shù)據(jù)相符。 4.1.2 先進性 （1）在窯墻散熱計算，求解多層平壁的導(dǎo)熱時，須假設(shè)交界面溫度，計算熱流值，再檢驗交界面溫度是否正確。系統(tǒng)設(shè)計專門程序處理，輸出參考文獻[5]k P79例2-2的數(shù)據(jù),得到結(jié)果與書中數(shù)據(jù)相符。 （2）系統(tǒng)中設(shè)計許多選項卡，適應(yīng)設(shè)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(shù)外，都有三種計算方法供用戶選擇。數(shù)據(jù)計算利用內(nèi)存變量文件作為過渡文件，在程序運行過程中自動創(chuàng)建和刪除，避免產(chǎn)生大量的臨時文件，節(jié)省存儲空間，同時提高運行速度。 （3）設(shè)計強有力的出錯處理機械，用戶在輸入原始數(shù)據(jù)時值 自動驗證，在計算前自動判斷輸入數(shù)據(jù)是否齊全，如出錯，彈出警告對話框。 4.1.3 交互性 系統(tǒng)可直接編為Windows應(yīng)用程序，雙擊程序圖標，可啟動系統(tǒng)，出現(xiàn)登錄窗口，輸入密碼后，出現(xiàn)系統(tǒng)菜單，拉出各主菜單，選擇相應(yīng)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(jié)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(shè)計一條年產(chǎn)衛(wèi)生瓷7萬大件的隧道窯。 年產(chǎn)量：7萬大件/年，每件產(chǎn)品的質(zhì)量為10kg; 年工作日：350天/年； 成品率：90% 燃料：城市煤氣，QD=15500dj/m 制品入曲線：20-970℃，8h 1280℃,1.2h; 1280-80℃,12.5h; 最高燒成溫度：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(jié)果 程序啟動后，出現(xiàn)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(zhì)、窯頂結(jié)構(gòu)子菜單調(diào)用各設(shè)計宣傳品按照屏幕上的提示，逐項輸入相應(yīng)原始數(shù)據(jù)，單擊“確定”可將數(shù)據(jù)存入選型數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)對知基都提供了多種經(jīng)驗數(shù)據(jù)供用用戶選擇。本例子用戶僅需輸入窯車尺寸，其它可在經(jīng)驗數(shù)據(jù)中選取。 用戶再使用“計算”菜單，選擇“燃燒計算”，用戶可根據(jù)（１）書籍燃料組成，（２）書籍燃料類型和低位發(fā)熱量，（３）僅知燃料類型等三種情況分別計算。本例中應(yīng)選第（２）項輸入Ｑd，空氣救災(zāi)物資系數(shù)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(xiàn)燃燒溫度。 選擇“熱功當(dāng)量平衡計算”，用戶也可根據(jù)（１）單位產(chǎn)品熱耗，（２）經(jīng)驗公式，（３）熱功當(dāng)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(dāng)量平衡。本例選第（３）種方法，計算結(jié)表１。接著系統(tǒng)提示“是否進入燃燒室內(nèi)設(shè)計計算”，背地里擊“是”，助記詞可從經(jīng)驗數(shù)據(jù)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(jīng)驗參數(shù)，燃燒室尺寸計算得出結(jié)果如圖２。 “查看”菜單項可查看所有經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫和選型結(jié)果，通過“打印”菜單項將各種選型結(jié)果和計算結(jié)果打印出來。
6 結(jié)束語 本系統(tǒng)涵蓋隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計的絕大部分內(nèi)容，如設(shè)備選型，熱平衡計算，燃燒計算。經(jīng)驗證該系統(tǒng)界面友好，振作簡便，使用穩(wěn)定可靠，運算速度較快。該系統(tǒng)可使隧道窯設(shè)計人面擺脫繁瑣的查表和計算，迅速便捷完成隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)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(yīng)采用不穩(wěn)定導(dǎo)熱的方法，系統(tǒng)彩經(jīng)驗數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中也未包含煙道設(shè)計，這些在以后工作中需要完善。
