本文關(guān)鍵詞：金屬化球團流動特性的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：金屬化球團經(jīng)轉(zhuǎn)底爐出來溫度高達1100℃,需冷卻到300℃以下才能保證不被二次氧化。當金屬化球團顆粒進入筒式冷卻機進行冷卻時,其豐富的余熱資源并未得到高效回收利用,因此實現(xiàn)金屬化球團的快速冷卻和余熱高效回收利用對節(jié)能減排、提高金屬化球團的品質(zhì)都有重要意義。結(jié)合生產(chǎn)實際,本文研究的筒式冷卻機有兩種,一種是筒體內(nèi)壁光滑,在筒體外壁設(shè)換熱管,稱之為內(nèi)壁光滑型筒式冷卻機,另一種是在筒體內(nèi)壁設(shè)半圓形換熱管,稱之為內(nèi)壁設(shè)換熱管型筒式冷卻機。本文建立了內(nèi)壁光滑型和內(nèi)壁設(shè)換熱管型筒式冷卻機的模型,應(yīng)用離散單元法對兩種筒式冷卻機內(nèi)顆粒的流動特性進行模擬研究。通過自主搭建實驗臺對所建模型進行驗證,計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。比較了兩種筒式冷卻機內(nèi)顆粒流動特性的計算結(jié)果,模擬研究了筒式冷卻機傾角、轉(zhuǎn)速、填充率、顆粒粒徑和換熱管數(shù)量的變化對單粒徑金屬化球團流動特性的影響規(guī)律,并研究了傾角、轉(zhuǎn)速和填充率對二組元和三組元顆粒流動特性的影響規(guī)律。得出以下結(jié)論:(1)對于內(nèi)壁光滑型筒式冷卻機內(nèi)單一粒徑顆粒而言,傾角和轉(zhuǎn)速對顆粒流動特性的影響如下:傾角從1°增大到5°時,顆粒的軸向速度從0.032m/s增大到0.166m/s,總速度從0.035m/s增大到0.167m/s,軸向速度/總速度從0.926增大到0.996,顆粒的軸向速度和總速度幾乎相同,混合標準差、顆粒與壁面的接觸數(shù)、顆粒間接觸數(shù)變化不大;轉(zhuǎn)速從1.2r/min增加到3.2r/min時,顆粒的軸向速度從0.071m/s增大到0.188m/s,總速度從0.071m/s增大到0.189m/s,軸向速度/總速度在0.962至0.996之間小幅度波動,混合標準差從0.884減小到0.784,顆粒與壁面的接觸數(shù)從718減少到610,顆粒間接觸數(shù)從11077減少到10580。(2)對于內(nèi)壁光滑型筒式冷卻機內(nèi)單一粒徑顆粒而言,填充率和顆粒粒徑對顆粒流動特性的影響如下:填充率從1.5%增加到15.5%時,顆粒軸向速度從0.089m/s減小到0.042m/s,總速度和軸向速度/總速度變化不大,混合標準差從0.94減小到0.79,顆粒與壁面接觸數(shù)從459增大到860,顆粒間接觸數(shù)從459增大到34038;顆粒粒徑的變化對顆粒流動特性的影響較小,隨粒徑的增大,軸向速度、總速度、軸向速度/總速度、混合標準差均變化不大。(3)換熱管數(shù)量從24根增大到48根時,顆粒軸向速度從0.077m/s減小到0.061m/s,總速度從0.254m/s增大到0.281m/s,軸向速度/總速度從0.305減小到0.219,混合標準差從0.506減小到0.438,顆粒與壁面的接觸數(shù)從469增大到521,顆粒間接觸數(shù)從5413減少到4739。(4)綜合分析上述數(shù)據(jù)可知,內(nèi)壁光滑型筒式冷卻機內(nèi)顆粒的軸向速度、軸向速度/總速度、混合標準差、顆粒與壁面接觸數(shù)和顆粒間接觸數(shù)均比內(nèi)壁設(shè)換熱管型筒式冷卻機內(nèi)顆粒的相應(yīng)值大,而顆粒的總速度則小于內(nèi)壁設(shè)換熱管型筒式冷卻機內(nèi)顆粒的總速度。(5)對于二組元和三組元顆粒的運動規(guī)律與上述單一粒徑顆粒的運動規(guī)律非常相似,由于金屬化球團顆粒粒徑的組成不同,因此在數(shù)值上存在較大差異。通過對比分析得出,內(nèi)壁設(shè)換熱管型筒式冷卻機內(nèi)顆粒的流動特性好于內(nèi)壁光滑型筒式冷卻機內(nèi)顆粒的流動特性。
【關(guān)鍵詞】：金屬化球團 筒式冷卻機 流動特性 離散單元法 傳熱
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK115;TK172
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 回轉(zhuǎn)筒內(nèi)顆粒運動數(shù)值模擬研究進展12-13
• 1.2.2 回轉(zhuǎn)筒內(nèi)顆粒運動實驗研究進展13-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15-16
• 第二章 模型的建立與驗證16-24
• 2.1 模型的簡化16-17
• 2.1.1 筒式冷卻機簡介16-17
• 2.1.2 計算模型的簡化17
• 2.2 數(shù)學(xué)描述17-18
• 2.3 模型的實驗驗證18-21
• 2.3.1 實驗系統(tǒng)簡介18-19
• 2.3.2 計算結(jié)果與實驗結(jié)果對比19-21
• 2.4 主要研究參數(shù)21-22
• 2.5 評價指標22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第三章 顆粒流動特性研究24-32
• 3.1 內(nèi)壁光滑型筒式冷卻機內(nèi)顆粒流動特性分析24-26
• 3.2 內(nèi)壁設(shè)換熱管型筒式冷卻機內(nèi)顆粒流動特性分析26-28
• 3.3 兩種筒式冷卻機內(nèi)顆粒流動特性的對比分析28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 各參數(shù)對顆粒流動特性的影響規(guī)律32-47
• 4.1 傾角對顆粒流動特性的影響32-35
• 4.2 轉(zhuǎn)速對顆粒流動特性的影響35-38
• 4.3 填充率對顆粒流動特性的影響38-41
• 4.4 粒徑對顆粒流動特性的影響41-44
• 4.5 換熱管根數(shù)對顆粒流動特性的影響44-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第五章 多組元顆粒流動特性研究47-66
• 5.1 二組元顆粒流動特性研究47-56
• 5.1.1 傾角對顆粒流動特性的影響47-50
• 5.1.2 轉(zhuǎn)速對顆粒流動特性的影響50-53
• 5.1.3 填充率對顆粒流動特性的影響53-56
• 5.2 三組元顆粒流動特性研究56-65
• 5.2.1 傾角對顆粒流動特性的影響56-59
• 5.2.2 轉(zhuǎn)速對顆粒流動特性的影響59-62
• 5.2.3 填充率對顆粒流動特性的影響62-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 在讀期間公開發(fā)表的論文72-73
• 致謝73

【參考文獻】

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本文編號：913406