1 前言 隧道窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定隧道窯的先進(jìn)性，合理的隧道窯設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程非常繁雜，涉及眾多熱工參數(shù)和熱工計(jì)算機(jī)公式，設(shè)計(jì)相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件以提高遂道窯設(shè)計(jì)效率是必要的。相關(guān)軟件較少，如用QBASIC編寫(xiě)熱工計(jì)算軟件包，功能單一，基于DOS環(huán)境下運(yùn)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(jì)思想，采用Windows環(huán)境下數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言編程語(yǔ)言一Visual FoxPro開(kāi)發(fā)出隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)軟件，該軟件能夠?yàn)樗淼栏G設(shè)計(jì)過(guò)程提供經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和窯爐結(jié)構(gòu)計(jì)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(kù)，圖形界面，鼠標(biāo)操作，為隧道窯設(shè)計(jì)人員提供了較大便利。
2 隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容[1] 2.1 窯體主要尺寸及結(jié)構(gòu)的計(jì)算 包括隧道容積的計(jì)算，窯內(nèi)容納窯車(chē)數(shù)計(jì)算，窯的產(chǎn)量計(jì)算，窯長(zhǎng)、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(jì)算，燃燒室容積的計(jì)算。 2.2 燃料燃燒及燃燒設(shè)備的計(jì)算 包括空氣量、煙氣量及煙氣組成的計(jì)算，燃燒溫度的計(jì)算，熱平衡計(jì)算（熱平衡計(jì)算分為二部分：一部分是預(yù)熱帶和燒成帶的平衡，計(jì)算每小時(shí)的燃料消耗量；另一部分為冷卻帶的熱平衡，計(jì)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(jì)算 在設(shè)計(jì)窯爐時(shí)，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(jī)選型數(shù)據(jù)。 隧道窯設(shè)計(jì)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(lèi)和規(guī)格、工作日、成品率、燃料和種類(lèi)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(yùn)行成功的隧道窯數(shù)據(jù)，保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中供設(shè)計(jì)者參考，也可由設(shè)計(jì)者直接輸入。 隧道窯的設(shè)計(jì)計(jì)算工作量相當(dāng)繁重，具體計(jì)算公式在交獻(xiàn)[1]中。
3 系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 3.1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)[3]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要有： （1）隧道窯 包含窯車(chē)，窯門(mén)，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(jì)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(jì)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(jì)算結(jié)果表。 3.1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定所有數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱(chēng)，所含字段的名稱(chēng)，類(lèi)型和寬度。為方便輸入和計(jì)算，字段類(lèi)型同意為字符型，在使用時(shí)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(wèn)三類(lèi)，分別為儲(chǔ)存經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表、儲(chǔ)存參數(shù)的表和結(jié)果表，存放到響應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。儲(chǔ)存經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表，主要為瀏覽和快速選型做準(zhǔn)備，這類(lèi)表如窯車(chē)，煤氣燒嘴等，儲(chǔ)存參數(shù)的表。主要是為計(jì)算過(guò)程中選擇參數(shù)做準(zhǔn)備，這類(lèi)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(chǔ)存計(jì)算結(jié)果和中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備，如熱平衡結(jié)果，選型結(jié)果土窯門(mén)，窯車(chē)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(jì)算、資料結(jié)果查詢(xún)、打印、幫助和推出等（見(jiàn)圖1），其中燃燒計(jì)算和熱平衡計(jì)算子模塊調(diào)用三個(gè)次一級(jí)模塊，實(shí)現(xiàn)三種方法的計(jì)算。 3.2.3 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) Visual FoxPro支持面向?qū)ο罂梢暬潭仍O(shè)計(jì)（OOP），可設(shè)計(jì)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(jì)器，為擁護(hù)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供了方便的手段[4]。本軟件擁護(hù)界面設(shè)計(jì)包括：系統(tǒng)窗口、選型、燃燒和熱平衡計(jì)算窗口、資料結(jié)果查詢(xún)窗口、打印輸出，出錯(cuò)處理窗口等部分的內(nèi)容。打印截面用報(bào)表設(shè)計(jì)器實(shí)現(xiàn)。利用messsage()函數(shù)設(shè)計(jì)出錯(cuò)界面，其他穿口用表單設(shè)計(jì)器完成。在表單中添加控件及響應(yīng)時(shí)間代碼實(shí)現(xiàn)程序功能[4]。
4 系統(tǒng)特點(diǎn)及使用 4.1 系統(tǒng)特點(diǎn) 4.1.1 可靠性 （1）在燃燒計(jì)算中。通過(guò)書(shū)瑞參考文獻(xiàn)[5]。P246例4-2中數(shù)據(jù)，得到結(jié)果與書(shū)中數(shù)據(jù)相符（如圖2）。 （2）在熱平衡計(jì)算中，通過(guò)輸入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)[1]P66例1-11中數(shù)據(jù)，得到結(jié)果與書(shū)中數(shù)據(jù)相符。 4.1.2 先進(jìn)性 （1）在窯墻散熱計(jì)算，求解多層平壁的導(dǎo)熱時(shí)，須假設(shè)交界面溫度，計(jì)算熱流值，再檢驗(yàn)交界面溫度是否正確。系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)程序處理，輸出參考文獻(xiàn)[5]k P79例2-2的數(shù)據(jù),得到結(jié)果與書(shū)中數(shù)據(jù)相符。 （2）系統(tǒng)中設(shè)計(jì)許多選項(xiàng)卡，適應(yīng)設(shè)計(jì)者的不同情況。在熱平衡和燃燒計(jì)算中，除提供大量的熱工參數(shù)外，都有三種計(jì)算方法供用戶(hù)選擇。數(shù)據(jù)計(jì)算利用內(nèi)存變量文件作為過(guò)渡文件，在程序運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)創(chuàng)建和刪除，避免產(chǎn)生大量的臨時(shí)文件，節(jié)省存儲(chǔ)空間，同時(shí)提高運(yùn)行速度。 （3）設(shè)計(jì)強(qiáng)有力的出錯(cuò)處理機(jī)械，用戶(hù)在輸入原始數(shù)據(jù)時(shí)值 自動(dòng)驗(yàn)證，在計(jì)算前自動(dòng)判斷輸入數(shù)據(jù)是否齊全，如出錯(cuò)，彈出警告對(duì)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(biāo)，可啟動(dòng)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(yùn)行實(shí)例 為了驗(yàn)證該軟件運(yùn)行結(jié)果的正確性，以文獻(xiàn)[1]中第59頁(yè)例題1-7為實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)算。 5.1 軟件運(yùn)行原始資料 其原始資料為：設(shè)計(jì)一條年產(chǎn)衛(wèi)生瓷7萬(wàn)大件的隧道窯。 年產(chǎn)量：7萬(wàn)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(chē)（長(zhǎng)*寬）：1.5m*0.87m 半截制品：55kg/車(chē) 5.2 軟件運(yùn)行過(guò)程和結(jié)果 程序啟動(dòng)后，出現(xiàn)主菜單，先使用“選型”菜單，用戶(hù)依次選擇窯型、窯門(mén)、窯車(chē)、窯墻、窯頂材質(zhì)、窯頂結(jié)構(gòu)子菜單調(diào)用各設(shè)計(jì)宣傳品按照屏幕上的提示，逐項(xiàng)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(kù)中。系統(tǒng)對(duì)知基都提供了多種經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)供用用戶(hù)選擇。本例子用戶(hù)僅需輸入窯車(chē)尺寸，其它可在經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中選取。 用戶(hù)再使用“計(jì)算”菜單，選擇“燃燒計(jì)算”，用戶(hù)可根據(jù)（１）書(shū)籍燃料組成，（２）書(shū)籍燃料類(lèi)型和低位發(fā)熱量，（３）僅知燃料類(lèi)型等三種情況分別計(jì)算。本例中應(yīng)選第（２）項(xiàng)輸入Ｑd，空氣救災(zāi)物資系數(shù)a=1.29,程序計(jì)算出理論和實(shí)際煙氣量，自動(dòng)進(jìn)入燃燒溫度的計(jì)算窗口，用戶(hù)輸入煙氣、煤氣比熱計(jì)算理論和實(shí)現(xiàn)燃燒溫度�！ ∵x擇“熱功當(dāng)量平衡計(jì)算”，用戶(hù)也可根據(jù)（１）單位產(chǎn)品熱耗，（２）經(jīng)驗(yàn)公式，（３）熱功當(dāng)量平衡計(jì)算等三種情況選擇計(jì)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(jì)算結(jié)表１。接著系統(tǒng)提示“是否進(jìn)入燃燒室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算”，背地里擊“是”，助記詞可從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中選取，也可直接計(jì)算。按文獻(xiàn)［１］第７２頁(yè)例１－１３，燒嘴選型用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，燃燒室尺寸計(jì)算得出結(jié)果如圖２�！ �“查看”菜單項(xiàng)可查看所有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和選型結(jié)果，通過(guò)“打印”菜單項(xiàng)將各種選型結(jié)果和計(jì)算結(jié)果打印出來(lái)。
6 結(jié)束語(yǔ) 本系統(tǒng)涵蓋隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的絕大部分內(nèi)容，如設(shè)備選型，熱平衡計(jì)算，燃燒計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)證該系統(tǒng)界面友好，振作簡(jiǎn)便，使用穩(wěn)定可靠，運(yùn)算速度較快。該系統(tǒng)可使隧道窯設(shè)計(jì)人面擺脫繁瑣的查表和計(jì)算，迅速便捷完成隧道窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)也有一些有待完善的地方，如在進(jìn)行窯車(chē)散熱計(jì)算時(shí)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)應(yīng)采用不穩(wěn)定導(dǎo)熱的方法，系統(tǒng)彩經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中也未包含煙道設(shè)計(jì)，這些在以后工作中需要完善。
