连铸二冷区气液内混式喷嘴雾化特性的数值模拟及堵塞分析

发布时间：2023-11-12 12:25

　　本文对钢厂中连铸生产线二次冷却区的气水内混合式喷嘴的内部气液混合雾化过程及其在大空间的喷射过程进行了数值模拟研究。建立了喷嘴内部以及喷射空间三维模型，选取液柱破碎模型及喷口雾化模型对喷嘴整个雾化过程进行了研究。分析了进气压力及进水压力对冲击速度、水流密度、液滴粒径、冷却强度等参数的影响，对喷嘴的雾化效果进行了验证。 喷口处的液体形态以喷射芯液滴或液膜为主。不同工况下随着进气压力的增加，雾化得到的液滴粒径减小。喷射芯雾化得到的液滴粒径为98.1-1258.6μm，喷口处液膜雾化得到的液滴粒径为28.2-1649.1μm。分别根据工况选择两种喷口处的液体形态，编写程序计算了喷嘴在大空间中的二次雾化过程，得到的粒径为30.9-1038.8μm。液滴对铸坯表面蒸汽层最大穿透深度随着进气压力的增加而减小，随着进水压力的增加而上升。根据各工况中最小液滴冲击速度，计算能保证穿透蒸汽层的液滴粒径为567.2μm。随着进气压力的增加，喷嘴出口速度由40m/s上升至180m/s，液滴的冲击速度由由11m/s上升至27m/s。采用计算面法获得的各工况下水流密度的模拟值，范围为0.006L/(m2·s)-0....

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 连铸二次冷却及其二冷水系统
        1.1.1 连铸的二次冷却过程
        1.1.2 二次冷却原理
        1.1.3 二冷水循环系统与二冷水水质
    1.2 喷嘴的发展与种类
        1.2.1 喷嘴的发展历史与种类
        1.2.2 连铸二次冷却中的喷嘴
    1.3 喷嘴雾化机理及喷嘴雾化技术
        1.3.1 雾化机理的研究
        1.3.2 喷嘴雾化技术的研究
        1.3.3 数值方法的研究进展
        1.3.4 连铸二冷喷嘴的雾化研究
    1.4 研究内容及技术路线
第二章 内混式喷嘴的数值模型
    2.1 基本控制方程
        2.1.1 连续性方程
        2.1.2 动量守恒方程
    2.2 湍流模型及两相流模型
        2.2.1 湍流模型
        2.2.2 两相流模型
    2.3 雾化模型
        2.3.1 液柱破碎模型
        2.3.2 液滴碰撞模型
        2.3.3 喷口雾化模型
    2.4 网格划分及边界条件
        2.4.1 喷嘴的结构及网格划分
        2.4.2 喷射空间的网格划分
        2.4.3 求解控制参数的设置
        2.4.4 边界条件的设置
    2.5 本章小结
第三章 喷嘴内部数值模拟的结果与分析
    3.1 不同工况下喷嘴内流体参数的变化
        3.1.1 喷嘴中心横截面液相分布
        3.1.2 喷嘴轴向截面液相分布
        3.1.3 喷嘴中心截面速度矢量场
        3.1.4 喷嘴出口速度分布
    3.2 运行工况对雾化效果的影响
        3.2.1 喷射芯喷孔处的雾化状态
        3.2.2 喷射芯液柱的雾化计算
        3.2.3 喷嘴喷口处的雾化
    3.3 本章小结
第四章 大空间喷射模拟分析
    4.1 大空间喷射的模拟
        4.1.1 喷射角
        4.1.2 冲击速度
        4.1.3 水流密度
    4.2 二次雾化粒径的计算
    4.3 冷却强度的计算
        4.3.1 液滴的最大穿深深度
        4.3.2 冷却强度的计算
    4.4 本章小结
第五章 二冷水水垢对喷嘴的影响
    5.1 二冷水水质的分析
        5.1.1 循环水的结垢机理及判断
        5.1.2 结垢指数的计算
    5.2 喷嘴内部水垢的影响
        5.2.1 主水管堵塞 1/2
        5.2.2 喷射芯喷孔堵塞 1 个
        5.2.3 喷射芯喷孔堵塞相邻 2 个
        5.2.4 喷射芯喷孔堵塞相间 2 个
        5.2.5 喷射芯喷孔堵塞 3 个
    5.3 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
在校间科研成果



本文编号：3863151