本文選題：燒結(jié)礦立式冷卻　切入點：余熱回收　出處：《浙江大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：燒結(jié)礦立式冷卻作為鋼鐵工業(yè)中一種新型的燒結(jié)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(guān)注。其中的氣固流動和傳熱特性是關(guān)系裝置可行性的關(guān)鍵問題之一。本文對燒結(jié)礦立式冷卻裝置內(nèi)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(jié)礦顆粒特性及熱物性參數(shù)的基礎(chǔ)上,對氣固流動涉及的燒結(jié)礦填充床內(nèi)的氣流阻力特性展開全面而深入的研究。對工業(yè)燒結(jié)礦顆粒進(jìn)行了基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和熱物性表征,成分分析后得出燒結(jié)礦試樣為堿度1.175的自熔性燒結(jié)礦,介觀孔徑呈現(xiàn)出15-40μm和160-250μm范圍內(nèi)積聚分布的特點;對溫度至200℃范圍的比熱進(jìn)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(jié)礦顆粒有效導(dǎo)熱系數(shù)隨孔隙率(0.12-0.24)的增加而減小,應(yīng)用Sierpinski地毯分形模型可以實現(xiàn)燒結(jié)礦顆粒在0.036-0.326孔隙率范圍內(nèi)的多尺度孔隙結(jié)構(gòu)建模,并對燒結(jié)礦有效導(dǎo)熱系數(shù)精確預(yù)測,平均相對誤差為9.72%。對床徑比為7-35的燒結(jié)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(jìn)行實驗測量,研究了壁面效應(yīng)的影響：壁面引起的近壁環(huán)形高空隙率效應(yīng)在低床徑比下起主要作用,壁面粘滯效應(yīng)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(nèi)的流動狀態(tài)起主要作用,使得壁面效應(yīng)對燒結(jié)礦填充床流態(tài)轉(zhuǎn)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 Transfer 12 (1999) 309)能夠較好地預(yù)測含壁面效應(yīng)的燒結(jié)礦和玻璃球填充床氣流阻力特性,為此進(jìn)一步提出了改進(jìn)參數(shù)的Raichura公式,對燒結(jié)礦和玻璃球填充床的預(yù)測誤差小于17%,且能夠有效反映壁面效應(yīng)不同方面的影響機理。對不同比例混合的30-40 mm、40-50 mm和50-60mm燒結(jié)礦填充床的氣流阻力特性進(jìn)行實驗研究,揭示了粒度分布對燒結(jié)礦填充床堆積特性和氣流阻力影響：粒度混合導(dǎo)致填充床空隙率的減小,加劇了燒結(jié)礦填充床的不均勻性,使得填充床流態(tài)轉(zhuǎn)變提前,臨界速度減�。换旌狭６忍畛浯驳谋诿嫘拚枇σ蜃颖葐我缓Y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(jié)礦顆粒變化趨勢不一致。通過實驗方法進(jìn)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(jié)礦的填充床阻力特性進(jìn)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(nèi)流態(tài)隨壁面效應(yīng)的變化規(guī)律越來越不明顯,流態(tài)轉(zhuǎn)化的臨界速度主要受顆粒形狀影響；fv=A+BRemn形式公式能夠?qū)Ω呃字Z數(shù)下各種顆粒的氣流壓降進(jìn)行簡單而有效的預(yù)測,預(yù)測最大誤差為12%-15%；借助Raichura公式,壁面效應(yīng)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(dāng)形狀因子由1逐漸減小至0.6時,壁面效應(yīng)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(yīng)的影響逐漸減�。荒壳癛aichura公式的擬合參數(shù)不能反映形狀因子在0.6-0.8范圍內(nèi)的近壁面高空隙率“環(huán)形區(qū)”的變化,需要進(jìn)一步提升壁面修正慣性系數(shù)中的常數(shù)參量對非球形顆粒的適用性。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of gas - solid flow and heat transfer characteristic are studied in this paper . The characteristics of gas - solid flow and heat transfer characteristic are studied in this paper .
The effective thermal conductivity of the sintered ore particles is reduced with the increase of porosity ( 0.12 - 0.24 ) . The fractal model of Sierpinski carpet can be used to model the multi - scale pore structure in the range of 0.036 - 0.326 porosity . The effect of wall effect is studied .
The irregular shape of the particles plays a major role in the flowing state of the packed bed , so that the wall effect has no significant influence on the critical speed of the flow state transition of the sintering ore packed bed ;
The fitting coefficient is the Raichura formula of the packed bed parameter function ( Exp . Heat Transfer 12 ( 1999 ) 309 ) can better predict the flow resistance characteristic of sintering ore and glass ball packed bed with wall effect .
The influence of particle shape on the flow resistance of packed bed is investigated . The results show that , as the particles are more and more irregular , the flow state of packed bed is more and less obvious with the wall effect , and the critical velocity of flow state transition is mainly influenced by particle shape .
The formula can predict the airflow pressure drop of various particles under high Reynolds number simply and effectively , and the predicted maximum error is 12 % -15 % .
With the Raichura formula , the proportion of viscous drag caused by wall effect increases with the increase of particle shape factor and approaches a constant value .
When the shape factor is gradually reduced from 1 to 0.6 , the high void ratio of the near wall surface of the packed bed caused by the wall effect is reduced , and the influence of the wall facing the inertia effect is gradually reduced ;
At present , the fitting parameters of the Raichura formula do not reflect the variation of the shape factor in the range of 0.6 - 0.8 and the annular region with high void ratio , and the applicability of the constant parameter in the wall surface correction inertia coefficient to the non - spherical particles needs to be further improved .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

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本文編號：1679857