燒結(jié)礦余熱回收豎罐內(nèi)氣固傳熱模型研究.pdf

1、燒結(jié)礦余熱豎罐式回收是借鑒CDQ結(jié)構(gòu)與工藝提出的一種燒結(jié)礦余熱高效回收利用方式，其核心問(wèn)題之一是豎罐內(nèi)燒結(jié)礦與冷卻空氣之間的傳熱問(wèn)題，屬于移動(dòng)床內(nèi)氣固傳熱問(wèn)題。在當(dāng)前研究床層內(nèi)氣固傳熱問(wèn)題的方法中，數(shù)值計(jì)算是主要研究方法之一，而氣固傳熱模型的建立又是數(shù)值計(jì)算的關(guān)鍵。因此，本文借鑒非流態(tài)床層氣固傳熱理論開(kāi)展了燒結(jié)礦余熱回收罐體內(nèi)氣固傳熱模型研究，為后續(xù)的數(shù)值計(jì)算奠定良好的基礎(chǔ)。
　　目前，有關(guān)移動(dòng)床內(nèi)穩(wěn)態(tài)氣固傳熱模型的研究?jī)H局限于干

2、熄爐和高爐中，且其能量方程的研究或描述并不充分;而有關(guān)燒結(jié)礦層內(nèi)氣固傳熱模型的研究全部局限于燒結(jié)環(huán)冷機(jī)內(nèi)，且燒結(jié)礦層內(nèi)的氣固傳熱過(guò)程為非穩(wěn)態(tài)過(guò)程;同時(shí)，以上研究還存在著3點(diǎn)不足，即床層空隙率被視為常數(shù)，采用傳統(tǒng)Ergun公式計(jì)算料層阻力損失，以及采用普適經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算床層內(nèi)的氣固傳熱過(guò)程，這些一定程度上影響了計(jì)算的準(zhǔn)確性?；诖?，本文首先采用測(cè)量法和注水-成像法確定了燒結(jié)礦顆粒形狀因子和燒結(jié)礦層空隙率分布;其次，將局部非熱力學(xué)平衡雙能量方

3、程引入到豎罐氣固傳熱模型中，并通過(guò)理論分析推導(dǎo)出求解豎罐內(nèi)穩(wěn)態(tài)氣固傳熱過(guò)程的雙能量方程;然后，運(yùn)用FLUENT軟件二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，即采用自定義函數(shù)UDF將床層的空隙率分布、阻力系數(shù)和氣固換熱系數(shù)等模型參數(shù)編譯到豎罐氣固傳熱模型中;最后，以熱態(tài)移動(dòng)床實(shí)驗(yàn)結(jié)果為判據(jù)，定量研究了單雙能量方程、不同床層空隙率分布、不同床層阻力系數(shù)、不同氣固換熱系數(shù)等對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，藉此確定了適用于求解豎罐內(nèi)氣固傳熱過(guò)程的基本參數(shù)。
　　根據(jù)以上

4、研究，得出如下結(jié)論:
　　(1)燒結(jié)礦顆粒形狀因子與其三維長(zhǎng)度之間的關(guān)系為Φs=(b/a)0.6557(c/b)0.6771
　　(2)罐體內(nèi)床層平均空隙率隨著床層幾何因子的增大而減小，最終趨于常數(shù)。罐體內(nèi)床層空隙率在管壁附近存在峰值，并向料層中心衰減，到料層中心處達(dá)到最小值。
　　(3)對(duì)豎罐氣固傳熱模型進(jìn)行計(jì)算，并以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為判據(jù)進(jìn)行單一條件對(duì)比，可知:雙能量方程比單能量方程、燒結(jié)礦層徑向空隙率分布比空隙率為常數(shù)、