多流中间包内流体浪动模式的分析方法

提出了多流中间包内流体流动的联合RTD曲线分析方法,并从整体上对多流中间包平均停留时间作出新的解释.以某钢厂多流中间包为模拟对象,进行了水力学模拟实验,采用联合RTD曲线分析方法对多流中间包内流体流动模式进行分析,并与常用的方法进行了比较.实验结果表明,不考虑死区的缓慢流动将会使死区的计算结果产生较大偏差.运用联合RTD曲线分析计算多流中间包内流体流动模式,能够更真实地反映中间包内实际流动状况.     

多流中间包内流体流动模式的分析方法

提出了多流中间包内流体流动的联合RTD曲线分析方法,并从整体上对多流中间包平均停留时间作出新的解释.以某钢厂多流中间包为模拟对象,进行了水力学模拟实验,采用联合RTD曲线分析方法对多流中间包内流体流动模式进行分析,并与常用的方法进行了比较.实验结果表明.不考虑死区的缓慢流动将会使死区的计算结果产生较大偏差.运用联合RTD曲线分析计算多流中间包内流体流动模式,能够更真实地反映中间包内实际流动状况.     

注流孔结构对中间包流场影响的物理模拟

针对某钢厂十流中间包紊流抑制器注流孔结构不合理引起流场分布差、各流铸坯质量不均的问题,运用相似原理,使用相似比为1:3的物理模型进行水模型实验,设计不同的注流孔结构研究流体在中间包的平均停留时间曲线及流场显示特征,明晰注流孔结构对中间包流场的影响规律,优化紊流抑制器注流孔结构,达到中间包流场优化及浸入式水口各流一致性提高的目标。结果表明,长距离多流中间包在无堰坝结构条件下,紊流抑制器的注流孔内径尺寸、数量及开孔方向对中间包流场都有影响,注流孔内径的影响最为显著,数量次之。设计的最佳注流孔内径由原型的53 mm缩小至30 mm,死区比例由54.05%降至34.69%,F曲线最大标准差由0.0154降低至0.0035,中间包流场得到改善,各流一致性显著提高。当注流孔数量由1个增加至3个,死区比例由34.69%增大至46.05%,F曲线最大标准差由0.0035增大到0.0062,注流孔数目越多,流场死区比例反而越大,各水口流场的一致性越差。对长距离多流中间包,建议主要通过适当改变注流孔内径及减少孔数来改善中间包流场,提高各流一致性。     

5流中间包内钢液流动特性的优化

采用水力学模拟实验方法,对石钢5流0号中间包内钢液流动特性进行优化,选用离散系数描述多流中间包各流流动特性的一致性. 以平均停留时间为主评价指标,峰值时间、滞止时间及离散系数为参考评价指标. 考虑的影响因子有湍流抑制器、挡墙、挡坝和拉速. 研究结果表明,较圆形湍流抑制器,使用方形湍流抑制器可提高平均停留时间12 s;V型挡墙可显著改善各流钢液流动特性的一致性;此外,建议中间包内不添置挡坝,拉速控制在1.5 m/min.     

多流连铸中间包各流流动特性一致性的判别

针对多流中间包各流流动特性一致性没有公认的分析方法这一事实,提出了一个新的分析方法,并结合一个工厂的六流中间包的物理模拟与已有的分析方法进行了对比研究,找出了较优的多流中间包各流流动特性一致性的定量分析方法,为定量分析多流中间包各流流动特性一致性提供了依据.     

连铸中间包多孔挡墙设置优化的数学物理模拟

采用水力学数学模拟的方法,研究了不同方案多孔挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响.水力学模拟依据相似原理,用刺激-响应实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到不同方案多孔挡墙对中间包流体流动的影响,从而确定新挡墙的设计方案.用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性.研究结果表明,使用合适的多孔挡墙,可以延长水口响应时间及平均停留时间,活塞流体积分数提高27.5%,死区体积分数降低29.9%,中间包内流体流动特性得到明显改善.     

30t单流板坯连铸中间包内钢液流动的物理模拟

以30 t单流板坯连铸中间包内钢液流场为研究对象,根据相似原理建立水力学模型系统,几何相似比为1:2.5,动力相似采用Fr数为特征数,实验安排4因素,每个因素取4个水平,按正交表L16(45)安排实验,每个实验方案重复两次.实验中用饱和KCl溶液作示踪剂,采用电导法测定脉冲刺激响应曲线.通过对结果进行方差分析及显著性检验得到挡墙位置、挡墙高度、挡坝高度及挡墙与挡坝的相对距离对钢液流场的影响.研究结果得出最佳控流参数为,挡墙距离湍流抑制器右侧边缘为750 mm,挡墙下沿距离包底高度为100 mm,挡坝高度为400 mm,挡墙与挡坝的相对距离为450mm.     

单流中间包气幕挡墙物理模拟研究

通过在实验室的物理模拟,研究透气砖底吹氩技术对中间包内钢液流动和夹杂物去除行为的影响。结合中间包内的停留时间曲线(RTD曲线)、平均停留时间及死区、活塞流体积分数,研究不同位置的透气砖对钢液流动特性的影响,并与不安装透气砖进行对比。结果表明,中间包底吹入气体后,能够有效改善钢液的流动状态,延长钢液的平均停留时间,并能延长响应时间、降低死区体积。当多孔导流隔墙距离中间包上沿600mm、气幕挡墙距多孔导流隔墙500mm时位置最优,平均停留时间最长,死区体积最小。     

中间包镁质挡渣堰的研制与使用

中间包设置挡渣堰是为了改变钢流的运动轨迹,从而达到以下目的:(1)适当延长钢液在中间包内的停留时间,使钢液中的夹杂物有足够的时间充分碰撞、聚集、上浮,以净化钢液;(2)使钢流到达各流中间包水口的时间基本相同,以均匀各流的温度,减少拉漏和结塞现象;(3)改变中间包的流场分布,使钢液流体动力状态达到最佳;(4)减少滞流区,增加层流区。     

隔壁塔内半圆填料层中壁流与返混特性研究

在填料塔三参数壁流模型的基础上,提出了应用于隔壁塔半圆型填料层的壁流模型。通过实验对模型参数进行了估计。模型计算值与实验值吻合较好。在内径为580 mm、高2800 mm的半圆冷模塔内,常温常压下以空气-水为介质,测取了散堆填料的壁流曲线,分析了气液速率变化对壁流的影响。以氯化钠溶液为示踪剂,通过脉冲注入扰动响应技术获得停留时间分布曲线。发现气液速率变化均对停留时间分布产生不同程度影响。同时比较了同一填料层高度塔壁区和整体区的平均停留时间,在壁流充分发展阶段,塔壁区的平均停留时间明显小于整体区。从另一方面量化了壁流效应的影响。应用线性回归得到单相流和气液逆流时计算Pe_d的关联式。对于新型填料及塔内件的开发、改进隔壁塔的设计方法,从而实现安全有效放大具有参考意义。     

流量控制方式对离心泵停留时间分布的影响

采用脉冲示踪法研究离心泵的停留时间分布(RTD),将离心泵与等径等体积空管对比,定性描述了离心泵的返混特征,考察了泵前阀控、泵后阀控、转速控制对RTD的影响. 结果表明,RTD曲线呈单峰分布,泵内有死区存在,返混大于等径等体积空管,无因次方差为0.39~0.61;离心泵的返混程度既不靠近平推流,也不靠近全混流,受流量影响显著,随流量增大,返混显著减小. 3种流量控制方式对离心泵返混有一定影响,转速控制的返混情况明显大于2种阀控方式,2种阀控方式的影响较接近;随流量减小,流量控制方式引起的RTD差异更显著,3种方式的无因次方差的最大相对偏差达13.6%.     

Differentiation criteria study for continuous stirred tank reactor and plug flow reactor

All reactors in reality are not ideal plug flow reactor (PFR) or ideal continuous stirred tank reactor (CSTR). They are difficult to differentiate. This study was to investigate the reactor analysis of PFR and CSTR through tracer response curves, residence time distributions (RTD) and several hydraulic performance indexes. We set up the differentiated value of each index. The tracer response curve showed that our lab-scale CSTR was close to ideal CSTR and got 99.9% recovery. In the RTD curves, the results could significantly recognize the PFR nature of high rate pond (HRP). With hydraulic performance indexes study, every selected index demonstrated that the studied HRP was closer to PFR than the studied CSTR. Based on the lab-scale study results, this study established the cutting point between the PFR and CSTR in each index; we were looking through the different types of reactors in literature and we confirmed the criteria with all literature reactors with the “graphic method”. The method helped us to establish those important values to help us to differentiate the reactor types in practice and to understand the designs better.     

In‐line measurement of residence time distribution in melt extrusion via video analysis

Residence time distribution (RTD) is an important factor in melt extrusion as it strongly influences the product quality. It can cause degradation of the active pharmaceutical ingredient (API), which can be reduced by shorter mean residence times, and the content uniformity, which can be improved by broadening the RTD caused by axial mixing. In our study, we developed an inline video analysis that to date has mainly been applied offline. For extrusion, hydrophilic polymer and a surfactant were used as a molten matrix, in which an API was embedded. The video analysis consisted of four steps: (1) segmentation of the image to mask the strands, (2) calculation of average color values for the segmented pixels of each frame, (3) fitting of the obtained color curve with an analytical solution, and (4) calculating several RTD measures (e.g., the minimal and mean RT) for better comparison of the results. The RTD measures were responses in the design of experiments (DoE), which included the process parameters screw design, screw speed, and throughput. This analysis clearly showed that screw design had the strongest effect on the RTD measures. The results suggest that video analysis is a suitable tool for inline RTD measurements. POLYM. ENG. SCI., 58:170–179, 2018. © 2017 Society of Plastics Engineers     

折流板设备中流体停留时间分布与流动形态的对比研究

折流板结构在大空间设备中形成折流通道,以防止短路,从而使流体与换热管和颗粒床等内构件充分接触。停留时间分布(RTD)实验具有简单便捷的优势,针对设备中的短路与如何确定设备合理结构的问题分别设计了几组结构来进行RTD实验与流场数值模拟研究。对比分析结果表明,设备中的短路和死区是相对存在的,通过RTD密度函数曲线的出峰时间及拖尾情况能判断设备中短路与死区的情况,该结论可以为设备设计提供理论依据。利用多釜串联模型的釜数及RTD曲线的出峰时间和方差分析了流量、折流板缺口面积及板距对设备中流体流动形态的影响;研究了设备中的压降,综合考虑设备的能耗和性能,提出了以RTD实验来确定折流板设备合理结构时最合适的釜数、出峰时间及方差。     

广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型

广钢中间包采用三流和入流非对称布置的结构,生产中钢水流动不稳定,温度不均匀.利用等温和非等温水模型分析了几种流动控制方案.模拟实验发现,采用带导流孔的V型堰板,可使1流和3流之间钢水平均停留时间差减少58.1%,温度差减少81.6%,死区由23.2%减至8.3%.     

异波折流板反应器水力特性试验研究

以Cl~-为示踪剂,采用停留时间分布法(RTD)研究在清水和有污泥稳定运行条件下,HRT对异波折流板反应器和平板折流板反应器水力特性的影响,并进行了对比分析.结果表明,进水为清水、HRT为2～8 h,HRT对平板折流板反应器的水力特性的影响比异波折板反应器更为显著,异波折板反应器的流动模式处于平推流和完全混合的"中间状态".相同HRT条件下异波折板反应器的死区率小于平板折板反应器,异波折板反应器内接种污泥后,死区比清水反应器时有所增加,生物死区成为死区大小的主要贡献者.