KR机械搅拌头温度场数值模拟

发布时间：2020-07-06 23:29

【摘要】：KR法是Kanbara reactor的简称,KR法最早是由日本1965年开发的。KR机械搅拌头是以钢筋为骨架材料,外部包裹一定厚度的耐高温混凝土。将搅拌头浸入金属液内,以预定的转速旋转带动金属液环形流动,产生流体动力学变化。同时经过给料器在金属液中加入定量脱硫剂,脱硫剂与金属液流动混合后,在高温条件下金属液发生化合反应,生成物为含硫的固体物质,从而降低硫含量,KR机械搅拌法具有后来居上的趋势,优势明显于早期的喷吹法。本文基于最新耐高温钢筋混凝土材料的热工性能和力学性能计算方法,结合KR机械搅拌器的材料组成,得到KR机械搅拌头的热工性能和力学性能。以此为前提,使用UG建立KR机械搅拌器模型,利用有限元模拟软件,赋予工件相应的材料属性、边界定义、载荷施加和网格划分。利用软件模拟工业脱硫环境,对KR机械搅拌器在金属液脱硫过程中受到热腐蚀进行研究。最终得到KR机械搅拌器工作过程中其内部的温度分布情况和应力分布情况。分别以截面厚度、工件工作时间为自变量,研究对应的温度分布情况。尤其对同一扇叶两侧面相交位置和两扇叶叶根相交处这两个关键部位做了详细的分析,并得出引起其温度分布与普通位置不同的原因。为搅拌器外衬破损提供理论支持。应力分析中,分析了对称截面上应力的分布情况和应力最大值、最小值点位置及其产生最大、最小应力的原因。另外,文章最后还简要分析了温度场和应力场共同作用下引起的微小塑性变形。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF704.3
【图文】：

图 1.1 KR 脱硫搅拌头模型及实际工件图Fig1.1 KR mechanical stirrer model and actual artifacts图 1.2 中涡流形成的抛物面的 AOA 部分即固体回转部，是流体动力学性能差的不均匀混合区，即强制涡流区。在该区域内，流体与搅拌桨旋转速度接近，液体微元间几乎无相对运动。该区域内从轴线向外，流体微元旋转的速率随微元和轴线 OC 距离增加而成增大。 AOA 部外侧是自由涡流区。自由涡流区符合双曲线液面，图中AB和 AB 是双曲线形状[6]，在该区域，金属液体微元的径向流速随微元和轴线 OC 的距离增大而减小。由于流体会受到搅拌头旋转的作用，器壁附近

图 1.1 KR 脱硫搅拌头模型及实际工件图Fig1.1 KR mechanical stirrer model and actual artifacts图 1.2 中涡流形成的抛物面的 AOA 部分即固体回转部，是流体动力学性能差的不均匀混合区，即强制涡流区。在该区域内，流体与搅拌桨旋转速度接近，液体微元间几乎无相对运动。该区域内从轴线向外，流体微元旋转的速率随微元和轴线 OC 距离增加而成增大。 AOA 部外侧是自由涡流区。自由涡流区符合双曲线液面，图中AB和 AB 是双曲线形状[6]，在该区域，金属液体微元的径向流速随微元和轴线 OC 的距离增大而减小。由于流体会受到搅拌头旋转的作用，器壁附近

图 1.1 KR 脱硫搅拌头模型及实际工件图Fig1.1 KR mechanical stirrer model and actual artifacts图 1.2 中涡流形成的抛物面的 AOA 部分即固体回转部，是流体动力学性能差的不均匀混合区，即强制涡流区。在该区域内，流体与搅拌桨旋转速度接近，液体微元间几乎无相对运动。该区域内从轴线向外，流体微元旋转的速率随微元和轴线 OC 距离增加而成增大。 AOA 部外侧是自由涡流区。自由涡流区符合双曲线液面，图中AB和 AB 是双曲线形状[6]，在该区域，金属液体微元的径向流速随微元和轴线 OC 的距离增大而减小。由于流体会受到搅拌头旋转的作用，器壁附近

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本文编号：2744294