中間包感應加熱溫度場及流場數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著科學技術水平不斷地提高，對工業(yè)生產(chǎn)的要求越來越高，特別是在能源、效率和產(chǎn)品的質量方面。能源消耗方面，開發(fā)和應用清潔能源已成為學者們追求的目標了。鋼鐵行業(yè)作為污染環(huán)境的大戶，清潔能源顯得特別重要。在鋼鐵生產(chǎn)中，與傳統(tǒng)的加熱技術相比，電磁感應加熱技術有很多優(yōu)勢：如能源消耗少、污染少、加熱效率特別高等。目前鋼鐵生產(chǎn)中主要有電磁攪拌、電磁制動、電磁感應加熱等技術。本文主要研究中間包感應加熱下的溫度補償效果和中間包流場合理分布。在設計和制造方

2、面，中間包和感應加熱設備存在效率和嚴重的缺陷等問題，本文利用ANSYS和FLUENT有限元模擬軟件對中間包的通道式感應加熱和流場的過程進行模擬計算。
　　應用ANSYS有限元軟件對雙通道中間包進行感應加熱模擬，對比分析得到在頻率為200Hz、電流強度為15000A、出口流速為0.8m/min時加熱效率最快為8.2℃/min。對比不同參數(shù)：頻率、電流強度和出口流速等因素對感應加熱效果的影響，分析模擬的結果，得到出口流速越小，頻率和電

3、流強度增大，中間包內鋼液加熱速率都會增大。通過模擬計算出口流速為1.0m/min的中間包感應加熱器的頻率為2000Hz、電流強度為1000A，計算得到加熱功率為920KW，其有效補償升高溫度為38.6℃，即鋼水的升溫速度為3.86℃/min。此升溫速度間接驗證了與日本新日鐵八幡廠的加熱功率為1000KW、包內雙通道加熱方式的中間包的升溫速度基本相近，為中間包感應加熱提供理論依據(jù)。
　　運用FLUENT軟件對中間包的流場進行精確的模

4、擬。通過對比無控流裝置、多通道擋墻中間包內流場分布圖，分析得到四通道的模型三中間包的中間區(qū)域和靠近中間包壁面附近區(qū)域鋼液矢量點密度較其他四種模型要高，死區(qū)的體積分數(shù)相對較小。中間包內鋼液的最大速度適中，有利于夾雜物的上浮和去除，流場分布更為合理。對設有不同數(shù)目通道擋墻的中間包模型的總體RTD曲線分析得到各種模型的最小響應時間和示蹤劑濃度達到峰值時間，從而計算得到總體的平均停留時間和總體死區(qū)體積分數(shù)。擋墻的通道數(shù)量越多，示蹤劑濃度達到峰值