【摘要】：建筑材料工業(yè)是重要的基礎材料工業(yè)和原材料工業(yè)。近年來,經濟的高速發(fā)展以及大規(guī)模的基礎設施建設雖然推動了傳統建筑材料的發(fā)展,但是也帶來了資源過度消耗、能源短缺和環(huán)境污染等一系列問題。陶瓷是重要的建筑材料。近些年來,我國陶瓷制造業(yè)取得了較大的發(fā)展,自1993年來生產和出口一直位居世界首位,但在熱耗、電耗、污染物排放等指標方面同國際先進水平仍存在較大的差距。熱工過程是實現節(jié)能、降耗、減少污染物排放的關鍵過程,也是生產優(yōu)質產品的重要保證,因此開展熱工過程關鍵技術的研究不僅能促進我國陶瓷制造技術的發(fā)展,增強我國陶瓷裝備和陶瓷產品的國際競爭力,而且對實現我國陶瓷制造行業(yè)的節(jié)能、降耗、清潔生產發(fā)展目標也具有重要的現實意義。 本文基于陶瓷行業(yè)的國內外研究現狀,針對陶瓷產品綜合效益相關的理論及其若干關鍵問題進行了深入研究,主要內容如下： (1)研究了陶瓷燒成的工藝過程,分析了窯爐內流體流動、傳熱、傳質和物理、化學反應等要素以及它們之間相互作用機理,結合燒成過程的建模方法,根據實際工況,推導了窯爐內的換熱與氣體流動方程,建立了燒成過程的廣義數學模型,并確定了窯內氣體流動與傳熱控制方程及其離散方法。在此基礎上,構建了基于CFD的陶瓷窯爐熱工過程建模與仿真平臺。 (2)研究了陶瓷熱工生產過程的特點,分析了基于機理建模的局限性,考慮到陶瓷燒成過程具有強非線性、強耦合性、不確定性和大滯后性的特點,建立了基于動態(tài)優(yōu)化的陶瓷燒成過程爐溫預測模型,并通過改進的學習算法取得了較高的預測精度,實現了預測模型的自適應性。 (3)探討了建筑陶瓷產品全生命周期理論,提出并分析了綠色陶瓷的生態(tài)友好性、美學藝術性和經濟性這三大基本要素和特點；研究了建筑陶瓷產品生命周期評價LCA(Life Cycle Assessment LCA)的特殊性,并根據ISO14040系列標準提供的生命周期評價的技術基礎,評價了我國建筑陶瓷產品全生命周期的環(huán)境表現；分析了基于全生命周期的建筑陶瓷涉及的生命周期成本構成,提出把建筑陶瓷生命周期成本分為生命周期財務成本和生命周期環(huán)境成本,并分別建立了各成本構成的相應計算方法和計算公式；根據建筑陶瓷全生命周期,建立了建筑陶瓷生命周期成本分析的流程。 (4)研究了生命周期評價LCA與生命周期成本LCC (life cycle cost LCC)的集成框架,提出了基于時間系數矩陣的清單分析的集成算法；構建了LCA與LCC集成評價體系并應用于建筑陶瓷綜合效益評價,探討了相關指標權重的確定方法,從經濟成本、能源消耗和環(huán)境排放三個層面出發(fā),將主觀賦權法與客觀賦權法結合起來,提出了集成模糊層次分析法與信息熵權法評價指標權重的方法,全面細致地討論了指標權重的計算過程;提出了根據全生命周期中財務成本最小、生命周期環(huán)境排放最小、美觀性能最優(yōu)和能源消耗最少這四個目標,并確立了基于全生命周期的建筑陶瓷產品綜合效益的多目標優(yōu)化方法。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：F426.71

【參考文獻】

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本文編號：2752508