铁浴反应器多段侧吹混合特性数值模拟

在厚渣层铁浴熔融还原反应器水模实验的基础上,通过数值模拟的方法研究了双层侧枪在不同喷吹角度(40°, 45°, 50°)和不同水平插入深度(60, 120, 180 mm)条件下对熔池的搅拌情况的影响,通过水模型实验验证了数值模拟的准确性。通过观察气液两相流中熔池的流场以及示踪剂在熔池中的流动扩散情况,分析弱流区和死区的占比以及不同侧吹条件下的混匀时间,结果表明,侧枪水平插入角度对熔池搅拌的影响较水平插入深度更显著,侧枪的水平插入角度和深度影响熔池中产生的回旋流区域和回旋流个数,当侧枪水平插入角度越大,水平插入深度越深时,熔池中弱流区或死区的体积占比越小,越有利于熔池搅拌混匀。最佳的喷吹条件为上层喷吹角度50°及插入深度60 mm、下层喷吹角度50°及插入深度120 mm。研究了不同气流量对熔池混匀情况的影响,得出上下枪单支气流量分别为8.58和10.43 Nm3/h时,熔池的混匀时间最短。     

铁浴式熔融还原炉浸入式侧吹对熔池内流动影响的数值分析

运用CFD软件Fluent 6.3对熔融还原终还原炉内的流动状态进行了三维数值模拟. 采用VOF多相流模型以及标准k-ε湍流模型模拟炉内气、渣、铁水三相流的流动,研究了不同侧枪枪位、插入深度和角度对于炉内流动的影响. 计算结果表明,侧枪枪位较低时,渣液和铁液的含气量较高,对熔池的搅拌越剧烈;侧枪插入深度较深时,对熔池的搅拌更强烈,顶部喷溅更加剧烈,当侧枪插入深度较浅时,壁面所受应力增大,对壁面侵蚀加剧;侧枪角度为30o和50o时,顶部空间的溅渣量增多,渣层的搅拌比较剧烈,侧枪角度为30o时,气体和渣液对炉衬的侵蚀相对较小.     

流化床+铁浴熔融还原炼铁过程的分析

本文对流化床＋铁浴熔融还原炼铁流程进行了分析，从能量守恒以及能量贬质观点，综合评价和分析其用能过程，并绘出了全系统完整的流图，通过对薄弱环节分析，考察了流程的热力学完善性，并提出了一些相应的改善措施，为熔融还原炼铁流程的可行性研究及流程选择提供了依据.     

圆盘反应器流场数值模拟

以圆盘反应器的开发和应用为背景,根据反应器内气液两相的流动特点和接触方式,采用流体体积函数(VOF)模型研究圆盘表面液膜厚度、速度分布和槽内液相流型,得到反应器的流场特性。从轴功率、持液量两方面对反应器性能进行研究,并考察了流场和性能的关系。结果表明,圆盘表面液膜分为起始区、加速区和匀速区。起始区液膜厚,速度慢,部分液体回流;加速区液膜变薄,加速,表面更新快;匀速区膜厚和速度变化较小。液相主体以Stewartson流型为主,盘间距对液相流型影响明显。圆盘液膜与槽内液相通过垂直涡进行物质传递,当圆盘间距与圆盘直径之比(L/D)为0.2~0.4时,最有利于两者混合和物质传递。将数值模拟和量纲分析结合,得到功率数(NP)和平均膜厚表达式,并与文献进行比较,表明计算流体力学(CFD)方法能够较好的模拟圆盘反应器内流体力学特性,预测流场和性能。     

池式夹带实验及数值模拟

在总高1.633m,内径0.35m的不锈钢容器内对空气-水两相进行池式夹带实验研究,并采用VOF法对容器内气液两相流动行为及夹带率进行模拟。依据实验和模拟结果,定量定性分析了气相空间高度和气速对夹带率的影响。随气相空间的增加,夹带率迅速下降并趋于稳定;随气速的增加,夹带率呈现出局部波动、整体上升的复杂规律。分析表明,气相空间高度在决定液体是否会被夹带出容器起着重要的作用,气速对气液界面处形成液滴的尺寸影响较大,较大气速时产生二次夹带使夹带率上升。     

铁浴式熔融还原渣对镁铬材料侵蚀的研究

以市售w(Cr2O3)=26.02%的电熔再结合镁铬砖和自制预合成的不同FeO含量的铁浴式熔融还原渣为研究对象,采用旋转圆柱法,研究了铁浴式熔融还原渣中FeO含量(其质量分数分别为0、5%、10%和15%)和试验温度(1 450、1 500、1 550和1 600℃)对镁铬砖试样侵蚀量、显微结构的影响。结果表明:(1)不含FeO的渣对镁铬试样的侵蚀量大于FeO含量(w)为5%的渣,渣中FeO含量(w)为5%~15%时,随着FeO含量的增加,镁铬试样的侵蚀量增大,侵蚀加剧;(2)温度是影响镁铬材料抗渣性能的重要因素之一,温度提高,熔融还原渣对耐火材料的侵蚀加剧。     

三相流化床反应器流体流动的数值模拟

从最早的一维分散模型到目前普遍应用于气液固三相流流态化的二维双流体模型以及气液固三流体模型 ,该文对气液固三相流流动的模拟理论作了综述。对三相流化床反应器的设计和预测放大起着直接指导作用     

铁浴式熔融还原炉侧吹喷枪的水力学模拟

通过对铁浴式熔融还原炉的水力学模拟,研究了双排侧枪的侧吹角度、插入深度、侧吹流量以及侧吹位置对熔融还原炉内混匀时间的影响.改变上排侧吹实验的结果表明,熔池内的混匀时间随着侧吹角度的增加呈增加的趋势,随插入深度和喷吹流量的增加呈减小的趋势.改变下排侧吹实验的结果表明,熔池内的混匀时间随着侧吹角度和插入深度的增加呈减小趋势,随着喷吹流量的增加呈减小的趋势.通过比较混匀时间和喷溅量的大小,得到本实验条件下最佳的实验参数:在熔融还原炉的氧化区,即上排侧枪参数为插入深度50mm、与水平方向角度15°、流量9m3/h、侧吹在油层中的位置为1/3处最佳;在熔融还原炉的还原区,即下排侧枪参数为插入深度130mm、与水平方向的角度45°、流量9m3/h最佳.     

多重射流燃烧反应器制备纳米二氧化硅颗粒的数值模拟

建立了不同长径比的千吨级工业多重高速射流燃烧反应器三维物理模型,结合可实现k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散模型、涡耗散概念化学反应模型、Discrete Ordinate辐射模型、欧拉-拉格朗日离散相模型、氢气19步详细反应机理与空气龄自定义函数对燃烧反应器内燃烧情况进行了多尺度数值模拟.结果表明,随着燃烧反应器长径比...     

篦冷机中部取风口流场及温度场数值模拟研究

研究了篦冷机内水泥熟料与空气的换热机理,并基于国内某5 000t/d水泥熟料生产线实际运行参数,利用多孔介质理论对篦冷机内传热过程进行了数值模拟,建立了篦冷机物理、数学模型,通过Fluent流体计算软件数值模拟研究了篦冷机内部温度场、压力分布、流场分布,重点分析了篦冷机中部取风口的温度与熟料层厚度的关系,根据模拟分析结果合理布置篦冷机各取风口位置及风量分配。     

电渣重熔过程中电磁与流动及温度场的数值模拟

以电渣重熔体系电极、渣池和钢锭为研究对象,利用有限元分析软件求得稳定电渣重熔过程中电磁场和焦耳热场分布,并通过计算流体力学软件模拟耦合电磁场和焦耳热场的三维电渣重熔过程. 分析了基本控制参数下电渣重熔过程金属熔池的形状、温度和速度场分布. 结果表明,计算值与实验值总体吻合良好,尤其在渣-金界面以下部分,最大误差不超过10%;当电极插入深度为0.015 m时,渣池两侧的逆时针方向旋转涡流之间出现一个中间区域,中间区域的速度场为顺时针方向旋转涡流;电极插入深度每增加0.015 m,温度场最大值下降约为最大温度值的1%.     

超宽板坯结晶器内流场和温度场的耦合数值模拟

以南钢3250超宽板坯结晶器为研究对象,基于商业软件FLUENT,建立了超宽板坯结晶器三维有限体积模型,对结晶器内钢液流动状况和传热行为进行了耦合数值模拟,研究了超宽板坯结晶器流场和温度场特征,考察了水口结构参数和结晶器宽度尺寸、水口倾角、水口插入深度、拉速、过热度及冷却强度对超宽板坯结晶器流场和温度场的影响,多组对比模拟计算结果表明,当浸入式水口出口倾角为15°,插入深度为120～150mm,拉速为1.2～1.4 m/min时,结晶器自由液面速度和湍动能分布以及注流冲击点深度均较为适宜,流场较为合理;同时结晶器内钢液的温度分布相对均匀,有利于坯壳的均匀形成.数值模拟结果可为优化南钢超宽板坯结晶器浸入式水口结构以及确定合理工艺参数提供理论依据.     

锡槽内空间保护气体流动传热的模拟

在分析浮法玻璃生产工艺及建立锡槽内空间保护气体流动与传热数学模型的基础上,综合考虑玻璃带、加热器、冷却器及锡槽内壁的热辐射,对保护气体流动及传热进行了模拟.通过对生产不同厚度玻璃时保护气体的计算,发现加热冷却元件只对邻近保护气体有明显对流换热作用,锡槽内壁在玻璃带、加热器的辐射作用下,温度较高.保护气体在玻璃带的牵引作用下,下半空间向锡槽尾端流动,而上半空间在较高牵引速度情况下,发生回流,整个空间环流的大小由牵引速度决定.为了降低环流带来的温度、速度波动及避免加热器跨区加热,需布置分隔装置对空间进行分隔.     

低温镀铁液中Fe(Ⅲ)的作用

1　前言早在 2 0世纪 4 0年代初期 ,直流高温镀铁就作为一种零部件的修复手段而被应用。随着生产需要和工艺的改进 ,近几年来 ,低温镀铁更是成为修复磨损件与加工超差件的重要手段。尤其在东北三省 ,低温镀铁技术被广泛应用 ,且取得可观的经济效益。在采用镀铁修复机车轮轴的生产实践中 ,我们用简单的氯化亚铁为主盐的电镀液 ,采用不对称交、直流电 ,在 2 0～ 30°Ｃ条件下进行电镀 ,发现多种因素影响镀层质量 ,但镀液中Ｆｅ3+ 离子影响较大。本文就镀液中Ｆｅ3+ 离子的作用及含量分析做一简要论述。2　Ｆｅ3 +离子的作用　　简单的氯化亚铁…     

带有内外组合桨的搅拌设备内流场的数值研究

利用滑移网格法计算了以一定转速比反向旋转的内外组合桨搅拌的搅拌设备内的流场,工作介质分别选取98％甘油和1．5％(wt)CMC水溶液。通过对单桨与内外组合桨产生的流场进行对比,研究了搅拌设备内不同高度处速度、速度变化率、表观粘度及剪切速率的分布特点。结果表明：采用内外组合桨,介质为中粘牛顿流体时,在罐内主体区远离罐壁区域径向速度受到一定削弱,但在某些局部区域被增强,而对于假塑性流体径向速度总体上得到增强。采用内外组合桨可以加强轴向循环,改善搅拌设备近壁区的流动状况,且对假塑性流体流动状况的改善要优于中粘牛顿流体,另外还可以显著地提高搅拌设备内的剪切速率,同时使剪切速率的分布比较均匀。     

Flow Fields in Stirred Vessels Depending on Different Internal Heat Exchangers and Vessel Bottoms

This study provides the influence of different heat exchanger internals (helical pipe coils, heating plugs, pipe registers) and reactor bottom shapes (torispherical/dished (Kloepper‐shape), hemispherical, and flat) on the flow field, the turbulent kinetic energy, and the ratio of tangential flow in stirred vessels, based on extensive stereo PIV measurement series in refractive index‐matched, optically completely accessible systems. The investigations impressively show advantages and disadvantages of the various equipment, which have a massive influence on both heat transport and the flow.     

四叶片倾斜涡轮结晶器内流场和浓度场模拟

利用计算流体动力学(CFD)方法计算了四叶片倾斜涡轮结晶器内流体混合过程的流动场和浓度场,考察了搅拌桨在不同位置对搅拌混合流场及混合时间的影响,并结合电导率实验对模拟结果进行了验证.结果表明:当搅拌桨离底高度为液体高度的1/3时,结晶器内流场分布比较均匀,混合时间较短,适合工业上底部进料的结晶器.     

镀铬溶液中铁的测定

研究了在吐温-80存在下,于pH=2~3的盐酸溶液中,三价铁离子与二安替比林甲烷和碘化钾作用形成棕黄色的三元离子缔合物的显色反应条件。该体系的最大吸收峰为400 nm,表观摩尔吸光系数4ε00=7.5×104L/(m o l.cm),Fe3+质量浓度在0.16~2.8 m g/L范围内符合比尔定律。该法可用于镀铬液中铁的测定。     

板坯连铸结晶器内钢液流动特征的模拟

研究了板坯连铸工艺参数对结晶器三维流场的影响.考察的工艺参数包括浸入深度、水口倾角和水口结构形状,考察指标为内部流场以及冲击深度和表面湍动能.利用CFX软件采用数值计算方法进行了实验模拟研究.模拟研究结果表明,水口浸入深度增加,熔池表面附近向上运动的回流区加大;水口倾角增大,上部回流区变大,下部回流中心下移;浸入深度增加,则冲击深度增加;水口倾角增大,冲击深度减小.浸入深度增加,表面湍动能减小;水口倾角增大,表面湍动能增大.本研究与实际工艺研究是相辅相成的,为工艺技术研究提供了一种灵活、方便、高精度的辅助工具.     

镀铬液中铁的测定

根据氨性溶液的特性,向镀液中加入过量的氨水与铁作用生成氢氧化铁沉淀,从而与镀铬液及杂质金属,如:铜、锌、镍等分离。用稀王水溶解氢氧化铁,使铁离子全部氧化为三价而与硫氰酸铵生成深红色的硫氰酸铁配位物,借此进行比色测定。方法简单,准确。