块矿带式机干燥过程数学模拟研究

本文以块矿带式机鼓风干燥为研究对象，借助Fluent软件建立多孔介质床层内质量、动量、能量双方程和以及水分迁移方程的耦合数学模型，研究不同工艺条件下台车去湿量的变化规律。研究结果表明：随着鼓风温度的增加，料层去湿量增大，料层前缘在干燥时间为150 s左右发生水汽冷凝；在鼓风速度为1.43 m/s,鼓风温度为300℃的条件下，料层的去湿量与初始含水量的关系不大；随着鼓风速度的增大，料层去湿量增大，在干燥时间为360 s,鼓风速度分别为1.08、1.43、1.79 m/s时，料层最大去湿量分别为31%、36%、40%,且速度增大，冷凝区减少，但是冷凝值增大。     

板坯连铸结晶器内夹杂物去除的水模实验研究

通过结晶器水模实验对3种粒径的夹杂物在不同水流量、气流量和透气方式下的去除进行了模拟。结果表明：在临界水流量之前,夹杂物的去除率迅速下降;随着临界水流量继续增加,去除率缓慢增加。吹入气体后,夹杂物的去除率比不吹气时均有小幅提高。随着气量的增加,去除率较为平缓,这是受夹杂物被气泡俘获的概率、气泡区域和数量分布等因素影响而造成的。     

吹氩板坯连铸结晶器内单双循环流的判别条件

使用Lagrange流体模型和水模实验对吹氩板坯连铸结晶器内单双循环流的形成条件进行了定量研究。提出一个包括气体和液体流量、气体和液体密度、板坯尺寸和水口出口角度参数在内的无量纲数,用该数和气液体积比的函数关系作为单双循环流的判别条件,在临界曲线值以上区域为单循环流,以下为双循环流。     

碱金属对焦炭与CO_2或水蒸汽气化反应的影响

采用自制的气-固相反应装置研究了K/Na对焦炭与CO_2和水蒸汽气化反应的影响.结果表明,K/Na对焦炭与CO_2气化反应的催化作用强于对焦炭与水蒸汽反应的催化作用,焦炭中Na含量由0.045wt%增加到0.727wt%,焦炭与CO_2和水蒸汽气化反应的反应性指数分别增加23.17%和14.35%,反应后焦炭强度分别降低27.55%和18.31%.焦炭中K/Na含量增加,焦炭与CO_2和水蒸汽气化反应明显开始温度、激烈反应温度和反应表观活化能均降低,焦炭中Na含量由0.045wt%增加到0.727wt%,焦炭与CO_2和水蒸汽气化反应明显开始温度分别降低170和20℃,激烈反应温度分别降低165和80℃,Na含量由0.045wt%增加到0.326wt%,表观活化能分别降低22.56和9.26 k J/mol.     

溜槽形状及倾角对料流运动的影响

 在高炉生产中,装料制度直接决定了炉料在炉内分布状况,精确掌握高炉内装料情况是调节高炉煤气分布,确保高炉达到理想热平衡状态的必要条件。为了准确了解溜槽形状及倾角对料流运动的影响,引入离散单元模型分别对物料经过方溜槽和圆溜槽后的运动情况进行了数值模拟,并根据80%的界定对料流宽度和厚度的选取进行了定义,计算得到了溜槽在不同倾角时料流的宽度和厚度变化,分析变化规律后得到,对长度为2 800 mm的溜槽来说,溜槽倾角不宜小于30°;在相同溜槽倾角条件下,料流经过圆溜槽后的厚度要大于方溜槽;在径向方向上,圆溜槽的物料落点位置稍大于方溜槽。     

喷煤对COREX熔化气化炉炉况影响的物理模拟

通过COREX喷煤整体和区域模型整体和区域模型计算分析,研究了喷煤对块煤用量、理论燃烧温度、风口煤气量等重要参数的影响。计算结果表明：随着喷煤量的增加,风口煤气量增大,块煤用量和理论燃烧温度均降低。最后,本文建立了二维COREX熔化气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭。在热态物理模拟实验中,考察了矿/(块煤+焦)体积比、风温和风量等操作参数对COREX熔化气化炉炉况的影响。     

板坯连铸结晶器水模内气泡运动的实验研究

使用高速摄像仪采集了板坯连铸结晶器水模内气泡运动的图像，对图像进行了数字处理．结果表明，含气率在结晶器流场内上回流区和射流区呈现“L”形分布；在下回流区呈“V”形分布．本实验条件下气泡的算术平均直径为2．6mm，不同气量对气泡大小分布几乎没有影响．分区域讨论气泡的表观速度分布比全流场研究更加合适．     

基于EDEM的强力混合机混匀效果数值模拟

原料混匀效果是影响球团质量和生产效率的重要因素，强力混合机作为核心混匀设备，合适的运行参数可使混合的物料达到最佳混匀效果。工业上一般以检测球团的基础性能指标来替代物料的混匀效果，造成检测流程长、误差大，并且无法直观获得物料运动轨迹和分散效果。本研究采用SOLIDWORKS软件建立了强力混合机模型，利用EDEM离散元软件模拟了物料在反应器中的运动行为，研究了混合机转子、筒底、筒壁的旋转方式以及物料的填充率等因素对混匀效果的影响。结果表明，提升转子转速能够显著改善混匀效果，但是转速达±48 r/min时提升转速对混匀效果的改善不明显；加入筒底的旋转能够突破双转子旋转时的速度阈值，并且筒底在较低转速+30 r/min时即可大幅度提升混匀效果；相反地，加入筒壁的旋转会产生堆积效应，抑制了颗粒的分散，从而降低了混匀效果；填充率过高不利于转子叶片位置以上的物料分散，其中填充率为60%时混匀效果最佳。综合考虑了企业球团生产和混合设备运行性能要求，给出了合理的运行参数：转子转速±30 r/min、筒底转速+30 r/min、筒壁转速0 r/min和填充率60%。     

分形理论分析风口回旋区的边界

基于分形理论更能准确的界定风口回旋区边界。建立COREX熔化气化炉的半周三维冷态模型,利用高速摄影的方法跟踪冷态模型内示踪粒子的运动,得到冷模型观察面板处风口回旋区的颗粒运动信息。通过对大量颗粒运动信息的处理得到风口回旋区范围的颗粒速度标量场,最后运用分形理论对利用不同颗粒速度大小等值线界定的回旋区边界的“不规则”程度进行了研究。结果表明：在回旋区内部颗粒快速运动的空腔区,分维数基本不变,且接近于欧几里得维数1;在停滞区,分维数也基本不变,其数值大致为1.4;从空腔区到停滞区分维数逐渐增大;将停滞区分维数基本不变的速度值作为界定回旋区边界的标准,可以确定回旋区的形状和大小,并可通过余维相加定律计算出三维风口回旋区的内表面积;为风口回旋区的宏观动力学计算以及数值模拟提供准确的边界条件。     

还原条件对COREX球团显气孔率和金属化率的影响

球团金属化率是COREX还原过程的重要指标,球团显气孔率直接影响球团在COREX竖炉中的还原程度。模拟COREX竖炉荷重还原条件,研究了不同还原条件对球团还原后金属化率和显气孔率的影响规律,并针对COREX竖炉炉料黏结现象,在球团表面涂覆固体制剂,对还原后涂层球团金属化率和显气孔率进行了分析。研究结果表明,当温度为800~950℃时,随着温度上升,金属化率增大,同时球团显气孔率提高;还原气体中H_2增加时,球团金属化率和显气孔率也会提高,H_2体积分数每增加5%,还原后球团金属化率增加2.6%。在850℃时,轻烧白云石与塑料比值为1∶1时的涂层球团还原后显气孔率和金属化率分别为53.8%和60.2%。