铁水喷粉脱硫流场及温度场的研究

发布时间：2023-08-18 20:32

　　随着钢材市场的日趋饱和,竞争日趋激烈,钢材市场对质量要求也越来越高。脱硫过程是生产优质钢材的必要过程。喷吹法是其中一种最为典型和常见的脱硫方法。本文研究来源于鞍钢集团的喷吹脱硫方法,试图改进现有的喷枪的结构,通过数学方法和CFD软件模拟,研究不同模型下的喷粉脱硫过程铁水包内流场、温度场,更深入的了解其中的运动机理和温度变化。本文以鞍钢集团某厂现在正在使用中的喷枪结构为研究对象,运用CFD软件模拟了其在工作时铁水包内的流场,以现存的其他结构喷枪和与喷吹法相并存的KR机械搅拌法为基础,通过数学推演得出了理论上更加优化的喷枪结构;建立了铁水包内铁水的流场模型。采用CFD数值模拟软件对铁水包内流场数值模拟,研究了其内部流动情况,以及喷入气体对铁水的搅拌行为,还进一步分析了喷吹载气速度分别为8m/s,10m/s时,以及其在不同时间段对内部流动的影响和搅拌。同时,本文选取了优化的双S五喷孔喷枪结构进行了离散相的模拟,观察了脱硫剂颗粒在进入铁水后的运动情况和工作阶段结束后的大致分布情况。通过对优化的喷枪结构的流场分析,验证了优化结构的合理性和优越性。考虑到脱硫喷枪的恶劣的工作条件,设定期间共有五次作...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题的背景
        1.1.2 课题的研究目的和意义
    1.2 脱硫喷枪的研究现状
    1.3 各类常用脱硫剂的优劣与选择
        1.3.1 工业常用的脱硫剂
        1.3.2 四类常见脱硫剂对比
        1.3.3 脱硫剂的选择
    1.4 脱硫喷枪的工作过程研究
        1.4.1 脱硫喷枪的工作过程
        1.4.2 脱硫喷枪使用破损
    1.5 选题背景和研究主要内容
        1.5.1 选题背景和意义
        1.5.2 研究主要内容
第2章 脱硫喷枪的结构优化
    2.1 脱硫设备和装置
    2.2 常见的脱硫喷枪
        2.2.1 常见的脱硫喷枪结构
        2.2.2 常见的脱硫喷枪特点
    2.3 衡量喷枪脱硫效率的动力学因素
        2.3.1 均混时间
        2.3.2 粉剂穿透比
        2.3.3 停留时间
    2.4 喷枪结构优化构想
    2.5 喷枪优化结构的数学推论
        2.5.1 搅拌能密度和喷口数量的关系
        2.5.2 镁粉脱硫剂颗粒透比和喷口数量的关系
    2.6 本章小结
第3章 喷吹过程多相流场的数值模拟
    3.1 数值模拟方法
        3.1.1 流动控制方程
        3.1.2 多相流的建模方法
    3.2 数值模拟的求解过程
        3.2.1 选择数值计算模型和方法
        3.2.2 内部流体模型的建立
        3.2.3 内部流体模型网格划分
        3.2.4 计算模拟过程物理参数的选择
        3.2.5 边界条件和初始化条件
    3.3 多相流场模拟结果分析
        3.3.1 单孔直筒型喷枪流场
        3.3.2 双侧孔直筒型喷枪原型流场
        3.3.3 S型双侧孔和四侧孔喷枪流场
        3.3.4 优化的双S形五喷口喷枪流场
    3.4 本章小结
第4章 脱硫剂颗粒的分布研究
    4.1 离散相模型
    4.2 连续相和离散相的动量质量交换
        4.2.1 动量的交换
        4.2.2 质量的交换
    4.3 离散相模拟求解过程
        4.3.1 选择数值计算模型和方法
        4.3.2 计算模拟过程物理参数的选择
    4.4 脱硫剂颗粒的扩散与分布分析
    4.5 本章小结
第5章 脱硫喷枪使用过程温度场研究
    5.1 喷枪模型传热分析理论基础
    5.2 传热数值模拟的求解过程
        5.2.1 喷枪传热模型的建立原则
        5.2.2 喷枪传热有限元模型的建立
        5.2.3 模型材料的物理参数
        5.2.4 喷吹作业的传热系数的确定
        5.2.5 脱硫喷枪模拟单元温度场
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3842899