搖包內(nèi)兩相液體界面運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究.pdf

1、搖包又稱搖爐，是冶金行業(yè)用來處理金屬液的設(shè)備。在鐵合金的生產(chǎn)中，將爐渣與液態(tài)鐵合金放入搖包內(nèi)進(jìn)行搖動(dòng)，可改善其動(dòng)力學(xué)條件，使渣鐵混合，增大反應(yīng)界面，加速擴(kuò)散過程，縮短反應(yīng)時(shí)間。
　　 搖包法生產(chǎn)中、低碳錳(鉻)鐵，不僅經(jīng)濟(jì)效益明顯，而且產(chǎn)品質(zhì)量好，錳(鉻)的回收率也高。但是由于搖包體積大、不透明、內(nèi)部液體運(yùn)動(dòng)復(fù)雜等原因，對(duì)搖包的使用只能依靠反復(fù)試驗(yàn)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，難以形成系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。而在小型搖包機(jī)上放置透明搖包模型，則既可以模

2、擬實(shí)際生產(chǎn)中兩相液體的相互作用，又可以清楚地觀察并記錄液體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本文以搖包內(nèi)兩相液體界面的運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象，著重研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。
　　 首先，對(duì)搖包內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的影響因素進(jìn)行了分析。影響搖包內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的主要因素有：偏心距、轉(zhuǎn)速、液面高度、上下液體比和搖包直徑等。利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，分析了各影響因素間的主次關(guān)系。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)速是影響包內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的最主要因素，其次是偏心距，而上下液體比和液面高度是次要因素。通過交互試驗(yàn)驗(yàn)

3、證，在出現(xiàn)海浪波的轉(zhuǎn)速附近，其中偏心距和液面高度、轉(zhuǎn)速和液面高度的交互作用顯著，偏心距和轉(zhuǎn)速之間也有明顯的交互作用。
　　 其次，設(shè)計(jì)了單因素系列試驗(yàn)。在每個(gè)系列試驗(yàn)中，只改變一個(gè)因素，以分析這一因素對(duì)包內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明，搖包有一個(gè)最佳轉(zhuǎn)速，小于或大于最佳轉(zhuǎn)速，搖包內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)都不理想；當(dāng)偏心距增加時(shí)，液體界面可以達(dá)到的最大振幅也會(huì)增加；在試驗(yàn)范圍內(nèi)，界面振幅的變化與液面高度成正比；當(dāng)轉(zhuǎn)速較小，界面振幅隨著搖包直徑的

4、增大而增加，轉(zhuǎn)速較大時(shí)，界面振幅隨搖包直徑的增大而減小。同時(shí)，界面的海浪波狀態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速與偏心距、液面高度成線性正比關(guān)系；與搖包直徑成線性反比關(guān)系。
　　 通過大量試驗(yàn)，總結(jié)出在轉(zhuǎn)速逐漸增加的過程中，兩相液體界面共經(jīng)歷了七個(gè)狀態(tài)：靜止——平擺——第一荷葉狀——海浪波——倒三角——第二荷葉狀——旋轉(zhuǎn)拋物面。其中，海浪波狀態(tài)及倒三角狀態(tài)是搖包實(shí)現(xiàn)充分?jǐn)嚢枰约铀賯髻|(zhì)的最佳界面運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過計(jì)算得出了平擺狀態(tài)的振幅及并對(duì)海浪波狀態(tài)進(jìn)行了