燒結(jié)礦立式冷卻裝置內(nèi)顆粒特性和氣流阻力特性研究.pdf

1、燒結(jié)礦立式冷卻作為鋼鐵工業(yè)中一種新型的燒結(jié)余熱回收方式，由于高密封性和高余熱回收率引起了研究者的廣泛關(guān)注。其中的氣固流動(dòng)和傳熱特性是關(guān)系裝置可行性的關(guān)鍵問題之一。本文對(duì)燒結(jié)礦立式冷卻裝置內(nèi)的顆粒特性和氣體流動(dòng)展開實(shí)驗(yàn)研究，在通過實(shí)驗(yàn)手段獲取完整而精確的燒結(jié)礦顆粒特性及熱物性參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)氣固流動(dòng)涉及的燒結(jié)礦填充床內(nèi)的氣流阻力特性展開全面而深入的研究。
　　對(duì)工業(yè)燒結(jié)礦顆粒進(jìn)行了基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和熱物性表征，成分分析后得出燒結(jié)礦試樣為堿

2、度1.175的自熔性燒結(jié)礦，介觀孔徑呈現(xiàn)出15?40μm和160?250μm范圍內(nèi)積聚分布的特點(diǎn)；對(duì)溫度至200°C范圍的比熱進(jìn)行了測(cè)量，通過外延插值揭示了比熱與溫度之間的冪函數(shù)規(guī)律；測(cè)量得到的燒結(jié)礦顆粒有效導(dǎo)熱系數(shù)隨孔隙率（0.12?0.24）的增加而減小，應(yīng)用Sierpinski地毯分形模型可以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦顆粒在0.036?0.326孔隙率范圍內(nèi)的多尺度孔隙結(jié)構(gòu)建模，并對(duì)燒結(jié)礦有效導(dǎo)熱系數(shù)精確預(yù)測(cè)，平均相對(duì)誤差為9.72％。
　

3、　對(duì)床徑比為7?35的燒結(jié)礦填充床和用作參照的床徑比為6?22的玻璃球填充床阻力特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，研究了壁面效應(yīng)的影響：壁面引起的近壁環(huán)形高空隙率效應(yīng)在低床徑比下起主要作用，壁面粘滯效應(yīng)在床徑比小于40的較大數(shù)值下作用增強(qiáng)；顆粒的不規(guī)則形態(tài)對(duì)填充床內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)起主要作用，使得壁面效應(yīng)對(duì)燒結(jié)礦填充床流態(tài)轉(zhuǎn)變臨界速度無顯著影響；擬合系數(shù)為填充床參數(shù)函數(shù)的Raichura公式(Exp. Heat Transfer12(1999)309)能夠較

4、好地預(yù)測(cè)含壁面效應(yīng)的燒結(jié)礦和玻璃球填充床氣流阻力特性，為此進(jìn)一步提出了改進(jìn)參數(shù)的Raichura公式，對(duì)燒結(jié)礦和玻璃球填充床的預(yù)測(cè)誤差小于17%，且能夠有效反映壁面效應(yīng)不同方面的影響機(jī)理。
　　對(duì)不同比例混合的30?40 mm、40?50 mm和50?60 mm燒結(jié)礦填充床的氣流阻力特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，揭示了粒度分布對(duì)燒結(jié)礦填充床堆積特性和氣流阻力影響：粒度混合導(dǎo)致填充床空隙率的減小，加劇了燒結(jié)礦填充床的不均勻性，使得填充床流態(tài)轉(zhuǎn)變

5、提前，臨界速度減小；混合粒度填充床的壁面修正阻力因子比單一篩分粒度偏小，慣性項(xiàng)和粘性項(xiàng)系數(shù)均偏小，且系數(shù)隨床徑比變化的隨機(jī)性增大，慣性項(xiàng)系數(shù)與單一粒度燒結(jié)礦顆粒變化趨勢(shì)不一致。
　　通過實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步對(duì)光滑玻璃球、圓柱木塊、光滑不規(guī)則漢白玉、粗糙不規(guī)則碎石和粗糙不規(guī)則且表面含孔隙燒結(jié)礦的填充床阻力特性進(jìn)行對(duì)比研究，探索顆粒形狀對(duì)填充床氣流阻力特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒越來越不規(guī)則，填充床內(nèi)流態(tài)隨壁面效應(yīng)的變化規(guī)律越來越不明顯，

6、流態(tài)轉(zhuǎn)化的臨界速度主要受顆粒形狀影響； v mRenf?A?B形式公式能夠?qū)Ω呃字Z數(shù)下各種顆粒的氣流壓降進(jìn)行簡單而有效的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)最大誤差為12%?15%；借助 Raichura公式，壁面效應(yīng)引起的粘滯阻力在粘性項(xiàng)中所占的份額隨著顆粒形狀因子的增加而增加并趨近于一恒定值，壁面粘滯阻力在規(guī)則顆粒填充床中作用更大；當(dāng)形狀因子由1逐漸減小至0.6時(shí)，壁面效應(yīng)引起的填充床近壁面高空隙率“環(huán)形區(qū)”范圍在減小，壁面對(duì)慣性效應(yīng)的影響逐漸減?。荒壳癛a