氟钽酸钾钠还原搅拌釜中的搅拌流场数值模拟

采用标准k-ε湍流模型、Eluer-Eluer双流体模型,结合滑移网格法,对氟钽酸钾钠还原搅拌釜中搅拌流场进行数值模拟,研究不同转速、搅拌桨叶类型对液钠-熔盐分散特性、流场的影响。结果表明,在两种桨叶模型下,液钠仅局部分布在混合熔盐表面;平直叶桨、折叶桨搅拌均在搅拌釜内形成四个循环流区域,且在搅拌轴附近区域存在搅拌死区;液钠在液面的分散面积均随着转速的增加而减小,沿搅拌轴进入熔盐的深度随转速的增加而增大;在折叶桨模型下,随着搅拌转速的增加,近液面处流场速度增大,速度沿X轴方向呈对称分布。     

含钒页岩浸出槽搅拌速度优化的数值模拟

含钒页岩浸出槽是钒页岩湿法提钒浸出段的主要操作单元,存在固相分布不均、槽底矿物易沉积等问题。通过数值模拟研究来对比分析搅拌桨叶双层同速以及异速方案下对搅拌浸出槽内固液两相流搅拌功率和效率的影响。结果表明,当搅拌桨叶双层同速由1.3 r/s改变至1.7 r/s时,死区由5.02 m³减少至2.03 m³,混匀时间由1 501 s降低至1 116 s,近自由液面平均速度也由0.32 m/s增大至0.56 m/s,因此搅拌桨转速选择1.7 r/s更为合适;搅拌桨叶双层异速可以得到与双层同速情况下基本一致的搅拌效果,当上层桨叶转速由1.5 r/s改变至1.7 r/s时,死区由2.95 m³减少至2.33 m³,混匀时间由1 261 s降低至1 146 s,近自由液面平均速度也由0.44 m/s增大至0.54 m/s。因此搅拌桨转速选择上层1.7 r/s、下层1.5 r/s能在保持较低的搅拌功率同时能得到较好的搅拌效率。     

高固含固液搅拌槽内颗粒悬浮与混合特性

对高固含体系下Intermig桨搅拌槽内的桨叶搅拌性能以及颗粒的混合与悬浮特性进行实验研究.采用光导纤维技术对不同桨径、搅拌转速和桨叶离底距离下搅拌槽内底部以及轴向颗粒密度进行测量，同时对临界悬浮转速和搅拌功率进行测定.实验结果表明:对高固含液-固搅拌体系，所采用的Intermig搅拌桨具有很好的轴向混合特性，该桨适合在较大的桨径和较低的桨叶离底距离下应用，可在促进颗粒悬浮与均匀分布的同时，大大降低功率消耗.通过对实验结果的分析和拟合得出底部均匀度与搅拌槽内弗劳德数有关，Q=0.58Fr-0.35，Intermig搅拌桨功率准数在0.2~0.3之间，且与雷诺数关系为N_P=2.1Re-0.2.      

搅拌桨结构参数对混合效率的影响

混合效率是评价搅拌桨性能高低的一个重要指标,可以综合反映功率消耗与混合时间的影响。文章采用钨清液萃取搅拌槽作为模型,运用计算流体力学CFD软件FLUENT模拟了双层双叶片搅拌桨在搅拌桶内的混合过程,分析了桨叶直径、叶片角度、层距、下桨叶离搅拌桶底部距离四个结构参数对搅拌功率、混合时间以及混合效率三个指标的影响,计算结果表明桨叶直径对三个指标的影响最大,其次是桨叶角度,下桨叶离搅拌桶底部的距离对三个指标影响最小,故在设计搅拌桨时应该首先考虑桨叶直径和叶片角度。     

充气条件下多层桨悬浮颗粒的临界转速

在直径为３８６ｍｍ的通气多层搅拌釜中,实验考察了下层搅拌桨型、挡板和气体分布器等对颗粒悬浮临界搅拌转速的影响,这对工业过程的设计和放大具有一定的指导意义。     

KR脱硫搅拌器结构参数的水模优化实验

通过常规搅拌器与异形叶片搅拌器在不同直径搅拌罐上的水力学模拟实验,探讨了搅拌器旋转直径与搅拌罐直径比对脱硫剂卷吸深度的影响,获得了两种叶片结构搅拌器的最佳搅拌旋转直径。实验结果表明,适当扩大常规搅拌器旋转直径可提高KR脱硫效率。     

不同KR搅拌方式的动力学条件研究

通过水模实验模拟研究了铁水脱硫过程中常规垂直式叶片搅拌桨方式和螺旋式叶片搅拌桨方式的动力学差别,实验结果得出:不同搅拌方式的液面响应时间相差较小,螺旋式搅拌桨平衡时间比垂直桨少4 s;螺旋式搅拌桨形成的铁水向心力略强;在110 r/min转速下,螺旋式搅拌比垂直式搅拌产生的涡深略大,流场的动力学条件得到改善。     

“全混式—卷入—轴向循环型”搅拌混合反应器的模型研究

本文是在“模型研究KR法的搅拌混合特性”一文的基础上,应用模型研究了“全混式—卷入—轴向循环型”反应器的混合特性、机械能的输入和流体流动状态等。研究结果表明,在KR装置中,若同时使用适宜的导流板结构,则在很大程度上阻碍了水平径向流动,发展了垂直轴向循环流,使之成为“完全导流板型”的搅拌混合反应装置。与“剪切型”的KR法相比,这种反应器提高了混合效率。其工艺效益表现为达到均匀混合所需搅拌桨转数可以减少,即达到均匀混合速度约可提高55％,在达到相同的混合程度时,搅拌桨旋转速度大约降低50％,输入功率约为KR法的70％,则所需功率消耗可降低30％左右。搅拌时,容器中液面不再升高,从而提高了搅拌容器的有效处理容积。     

桨叶形状对KR法脱硫混合行为影响的数值模拟

为了改善KR搅拌法脱硫剂浪费严重的问题，开发3种新型搅拌桨改善铁水和脱硫剂的混合效果。应用CFD技术，以速度场、湍动耗散率和混匀时间为特征，描述液面的卷入能力和内部混合能力。通过对比3种桨形与传统桨形（A桨）的铁水流动结构，分析结构参数和操作参数之间的影响规律。研究结果表明，方形桨（B桨）卷入脱硫剂的能力和改善混合效果强于其他3种桨形，随转速从60r/min增加到80r/min，柱状回转区体积减小60%，死区体积减小67%，混匀时间缩短52%；D桨的下倾角和径向斜边改善了搅拌桨下方死区混合效果，随转速从60r/min增加到80r/min，死区体积减小51%，混匀时间缩短48%；C桨的卷入能力和混合效果介于D桨和B桨之间；A桨效果最差。     

KR法铁水脱硫过程铁水混合现象的水模型

摘要：为了优化铁水脱硫操作工艺,利用水模型研究搅拌桨转速和浸入深度对搅拌效果的影响。针对210t的铁水包,建立1∶7的比例模型,研究示踪剂注入位置、搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间的影响,用混匀时间实验衡量液相混合效果。结果表明,随着搅拌桨转速从110r/min增加310r/min,混匀时间缩短了45%,浸入深度为229mm时有利于液相混合。对于210t的实际铁水包,KR搅拌的最佳操作参数是搅拌桨转速100r/min,浸入深度1600mm。     

电磁搅拌作用下水口深度对液面波动的影响

 结晶器内液面波动会影响连铸坯的质量,施加电磁搅拌使钢液的液面呈旋转抛物面。电磁搅拌电流过大或拉速过高会造成保护渣卷渣现象,对铸坯质量造成不利的影响。以某钢厂[?]250 mm连铸圆坯结晶器电磁搅拌为研究对象,采用电磁-流体单相耦合的方式及流体体积函数VOF模型,建立描述结晶器电磁搅拌作用下液面波动的数学模型,研究电磁搅拌作用下浸入式水口深度对液面波动的影响。研究表明,通过增大水口深度,能够改善因电磁搅拌强度过大或拉速过大造成的卷渣现象,减小水口附近的液面波动。     

An Experimental Prototype of an Innovative Fluid-driven Electromagnetic Stirring Technique

A new electromagnetic stirring technique that is driven by hydrodynamic forces was presented. This technique offers the following advantages. First,the stirrer can be immersed in the liquid metal,thereby significantly increasing the penetration depth of the electromagnetic forces and significantly improving the stirring efficiency; thus,this technique is particularly suitable for large-scale liquid metal. Second,under certain conditions,this technique can overcome difficulties that are encountered with traditional stirrers,such as accessing regions that are difficult to reach in working spaces with complex or narrow shapes. This stirrer also has a simpler structure than a traditional stirrer; thus,the design can be easily modified,and no external power supply is required. An experimental prototype was also presented for controlling the fluid flow rate,thereby controlling the electromagnetic force and velocity field of the driven liquid metal. The velocity distribution in a liquid Ga In Sn alloy under fluid-driven electromagnetic stirring was quantitatively measured using ultrasonic Doppler velocimetry( UDV). The primary results show that a remarkable velocity field has been achieved and that fluid-driven electromagnetic stirring is an effective means of stirring liquid metal. Finally,the potential applications of this technique in industry,along with key challenges,were discussed.     

偏心搅拌混合特性水模试验研究

基于国内外KR搅拌脱硫混合特性的理论成果,提出一种偏心搅拌脱硫新工艺,完成了常规四叶搅拌器与相同叶片结构的WG-3Y搅拌器的偏心搅拌水模试验。试验结果表明,在合理的偏心距和搅拌器潜入深度条件下,偏心搅拌具有明显地改善搅拌混合性能的效果,与常规四叶搅拌器相比,WG-3Y搅拌器的搅拌混合性能更优,偏心距影响程度更大。     

超声搅拌和气体搅拌去除夹杂物

 通过水模型实验，对同一容器内相同比搅拌功率条件下，超声搅拌和气体搅拌对去除夹杂物的影响进行了对比研究。结果表明：超声搅拌的空化作用可产生的大量小气泡增大了吸附面积，延长了气泡的上浮时间，有利于夹杂物的去除，可以充分发挥容器器壁粘附夹杂物的作用，保护液体不受外界污染；气体搅拌时，夹杂物去除速率快、效率高。两种搅拌方式去除夹杂物的效率均随比搅拌功率的提高而增大，但比搅拌功率对气体搅拌的影响更加显著。     

萃取混合澄清槽混合过程的数值模拟

应用Fluent软件对混合澄清槽的搅拌混合过程进行模拟分析,以水相和有机相(P507)两种液体为模拟对象,搅拌器采用上两层为平直叶桨和下层为涡轮桨的三层组合桨。结果表明,搅拌轴中心即前室口上方产生低压区,从而使前室液体抽吸至混合室,并在混合室内形成了周期性的上下循环流动;各层叶轮转矩由上而下逐渐递增。     

Numerical simulation and water model experiment of gas- liquid two- phase flow in KR desulphurization

The gas- liquid two- phase flow in the KR method of hot metal desulfurization was simulated by the standard k- ?? turbulence model and the VOF multiphase flow model in the CFD software Fluent. The immersion depth and stirring speed of the agitator were studied for the vortex and liquid phase flow fields. The numerical simulation results are basically consistent with the water model test results. The results show that the vortex depth increases with the increasing of stirring speed, and the immersion of the stirrer is too shallow to cause ??cuffing?? phenomenon. When the stirring speed is increased from 120r/min to 200r/min, the average speed of molten iron increases by about 83%, the irregular flow inside the molten iron forms, and the axial flow is obviously enhanced. When the immersion depth of the stirrer is 187. 5mm, the difference in the average axial velocity of the molten iron is 0. 132m/s. The large speed difference is beneficial to the entrapment of the desulfurizer. When the stirring speed is 160r/min, volume ratio of the high- flow molten iron is large.     

电磁搅拌作用下连铸结晶器内液面波动行为

电磁搅拌对连铸结晶器内钢液液面波动有重要的影响。以某钢厂直径为250 mm 连铸圆坯结晶器及电磁搅拌器的相关参数为原型,采用湍流模型与多相流模型相结合的方法对电磁搅拌作用下连铸结晶器内钢液液面波动行为进行研究,分析了电磁搅拌作用下钢液液面产生变化的成因。研究结果表明：电磁搅拌作用下钢液液面呈旋转抛物面,与无电磁搅拌作用下的液面截然不同;电磁搅拌作用下钢液液面波动实质上是电磁搅拌电磁力作用的结果。水口附近液面波动会随着电磁搅拌强度的增大而增强,达到一定值时出现卷渣现象。在实际生产过程中,为获得较好的搅拌效果,应考虑结晶器内的液面波动及卷渣行为。     

电磁搅拌对钢包精炼炉内金属液行为的影响

以侧壁配备电磁搅拌系统的钢包精炼炉为背景,分别利用多普勒超声波测速仪以及激光液位仪对几种电磁搅拌方式下金属液的内部流动以及表面波动状况进行了测定及分析。研究发现,电磁搅拌可以有效促进金属液的内部流动以及表面波动,从而显著改善金属液内部的动力学条件,是提高钢包精炼效率的有效手段;不同电磁搅拌方式对金属液的内部动力学条件影响的差异明显,在不同的精炼工艺要求下,可以考虑采用不同的电磁搅拌方式。     

电磁搅拌器在75吨铝合金熔炼炉的应用

介绍了铝合金电磁搅拌器的结构和工作原理,分析比较了电磁搅拌技术的优点。电磁搅拌技术是高效、节能、环保、先进的铝合金熔炼搅拌技术,它的应用将对企业产生良好的经济效益和社会效益。