燒結礦立式冷卻裝置內顆粒特性和氣流阻力特性研究.pdf

1、燒結礦立式冷卻作為鋼鐵工業(yè)中一種新型的燒結余熱回收方式，由于高密封性和高余熱回收率引起了研究者的廣泛關注。其中的氣固流動和傳熱特性是關系裝置可行性的關鍵問題之一。本文對燒結礦立式冷卻裝置內的顆粒特性和氣體流動展開實驗研究，在通過實驗手段獲取完整而精確的燒結礦顆粒特性及熱物性參數(shù)的基礎上，對氣固流動涉及的燒結礦填充床內的氣流阻力特性展開全面而深入的研究。
　　對工業(yè)燒結礦顆粒進行了基礎的結構和熱物性表征，成分分析后得出燒結礦試樣為堿

2、度1.175的自熔性燒結礦，介觀孔徑呈現(xiàn)出15?40μm和160?250μm范圍內積聚分布的特點；對溫度至200°C范圍的比熱進行了測量，通過外延插值揭示了比熱與溫度之間的冪函數(shù)規(guī)律；測量得到的燒結礦顆粒有效導熱系數(shù)隨孔隙率（0.12?0.24）的增加而減小，應用Sierpinski地毯分形模型可以實現(xiàn)燒結礦顆粒在0.036?0.326孔隙率范圍內的多尺度孔隙結構建模，并對燒結礦有效導熱系數(shù)精確預測，平均相對誤差為9.72％。
　

3、　對床徑比為7?35的燒結礦填充床和用作參照的床徑比為6?22的玻璃球填充床阻力特性進行實驗測量，研究了壁面效應的影響：壁面引起的近壁環(huán)形高空隙率效應在低床徑比下起主要作用，壁面粘滯效應在床徑比小于40的較大數(shù)值下作用增強；顆粒的不規(guī)則形態(tài)對填充床內的流動狀態(tài)起主要作用，使得壁面效應對燒結礦填充床流態(tài)轉變臨界速度無顯著影響；擬合系數(shù)為填充床參數(shù)函數(shù)的Raichura公式(Exp. Heat Transfer12(1999)309)能夠較

4、好地預測含壁面效應的燒結礦和玻璃球填充床氣流阻力特性，為此進一步提出了改進參數(shù)的Raichura公式，對燒結礦和玻璃球填充床的預測誤差小于17%，且能夠有效反映壁面效應不同方面的影響機理。
　　對不同比例混合的30?40 mm、40?50 mm和50?60 mm燒結礦填充床的氣流阻力特性進行實驗研究，揭示了粒度分布對燒結礦填充床堆積特性和氣流阻力影響：粒度混合導致填充床空隙率的減小，加劇了燒結礦填充床的不均勻性，使得填充床流態(tài)轉變

5、提前，臨界速度減小；混合粒度填充床的壁面修正阻力因子比單一篩分粒度偏小，慣性項和粘性項系數(shù)均偏小，且系數(shù)隨床徑比變化的隨機性增大，慣性項系數(shù)與單一粒度燒結礦顆粒變化趨勢不一致。
　　通過實驗方法進一步對光滑玻璃球、圓柱木塊、光滑不規(guī)則漢白玉、粗糙不規(guī)則碎石和粗糙不規(guī)則且表面含孔隙燒結礦的填充床阻力特性進行對比研究，探索顆粒形狀對填充床氣流阻力特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒越來越不規(guī)則，填充床內流態(tài)隨壁面效應的變化規(guī)律越來越不明顯，

6、流態(tài)轉化的臨界速度主要受顆粒形狀影響； v mRenf?A?B形式公式能夠對高雷諾數(shù)下各種顆粒的氣流壓降進行簡單而有效的預測，預測最大誤差為12%?15%；借助 Raichura公式，壁面效應引起的粘滯阻力在粘性項中所占的份額隨著顆粒形狀因子的增加而增加并趨近于一恒定值，壁面粘滯阻力在規(guī)則顆粒填充床中作用更大；當形狀因子由1逐漸減小至0.6時，壁面效應引起的填充床近壁面高空隙率“環(huán)形區(qū)”范圍在減小，壁面對慣性效應的影響逐漸減小；目前Ra