直流埋弧電爐煉鋅多場耦合數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著濕法煉鋅技術(shù)的發(fā)展，凈化工序置換用鋅粉的需求越來越大。與其它鋅粉制備方法相比，電爐鋅粉具有活性好、成本低、原料來源廣等優(yōu)點，從而成為制備鋅粉最主要的方法。但人們對埋弧電爐煉鋅過程的熱工規(guī)律缺乏必要的了解，其設(shè)計與操作主要依靠經(jīng)驗和半經(jīng)驗的方法。為此，本文應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對埋弧電爐內(nèi)部的熱工過程進行仿真，獲得結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對電爐熱工過程的影響規(guī)律，為埋弧電爐的優(yōu)化設(shè)計與操作提供理論依據(jù)。
　　以單陽極和三陽極直流埋弧電爐為

2、研究對象。在對單陽極直流埋弧電爐的研究過程中，建立了三維電磁場模型，比較了電阻率為常數(shù)和隨溫度變化兩種工況下的電壓場、電流密度場等物理場。結(jié)果表明:不同電阻率影響的區(qū)域主要集中在電極附近，兩種工況下的參數(shù)相對變化率小于5％。模擬了功率不變時陰極插入深度對于電爐內(nèi)熔體物理場的影響，研究發(fā)現(xiàn)隨著陰極插入深度的增加，熔體內(nèi)電流密度、焦耳熱密度等參數(shù)的分布更為集中。
　　進一步研究了單陽極電爐內(nèi)熔體的流場和溫度場。結(jié)果表明:浮力驅(qū)動熔體流

3、動的速度（1.7×10-1m/s）遠遠大于電磁力的驅(qū)動熔體流動的速度（2.5×10-6m/S），熔體流動的主要驅(qū)動力為浮力;比較了等效導熱系數(shù)模型、層流模型、標準k-ε模型和RNG k-ε模型下熔體內(nèi)的溫度分布，結(jié)合熔體內(nèi)流動特征以及工業(yè)電爐內(nèi)實際溫度分布情況，發(fā)現(xiàn)RNG k-ε模型更用于爐內(nèi)熔體湍流流動。
　　對三陽極直流埋弧電爐的電磁場、流場和溫度場的數(shù)值模擬結(jié)果表明:在功率不變的情況下，陽極距離中軸越遠，電爐內(nèi)熔體的電壓增加