本文關(guān)鍵詞：高爐熔渣纖維化過(guò)程中的傳熱規(guī)律研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能和礦物資源的高質(zhì)高效利用是目前研究的熱點(diǎn),作為煉鐵過(guò)程的主要副產(chǎn)品,高爐熔渣成纖是資源深度利用的一個(gè)重要途徑,調(diào)質(zhì)是成纖前的必備環(huán)節(jié),傳熱直接影響調(diào)質(zhì)劑的加入量和熔渣的成纖性能,傳統(tǒng)的作法全憑經(jīng)典理論和經(jīng)驗(yàn),特別是利用二階偏微分方程研究黏彈性的熔渣傳熱問(wèn)題時(shí)難以精確的刻畫(huà)和模擬,本文創(chuàng)造性的引入分?jǐn)?shù)階微分算子理論研究熔渣成纖過(guò)程的微觀傳熱機(jī)理,達(dá)到“一葉以知秋”的目的,以對(duì)實(shí)踐或生產(chǎn)提供有意義的支撐。針對(duì)調(diào)質(zhì)劑在渣液中的傳熱問(wèn)題,首先分五個(gè)階段對(duì)從接觸液面到完全浸入的傳熱規(guī)律進(jìn)行了探討,然后以調(diào)質(zhì)劑在高爐熔渣熔化過(guò)程中顯示的擴(kuò)散性質(zhì)為基礎(chǔ),結(jié)合傳導(dǎo)傳熱和輻射傳熱兩種方式,首次引入局部分?jǐn)?shù)階微分算子,建立了調(diào)質(zhì)劑浸入熔渣過(guò)程的瞬態(tài)分?jǐn)?shù)階傳熱模型,用構(gòu)建的局部分?jǐn)?shù)階楊-拉普拉斯變換和傅里葉變換兩種算法進(jìn)行了求解,通過(guò)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,得到了滿足要求的最佳分層維數(shù)和熔化時(shí)間。為設(shè)計(jì)調(diào)質(zhì)爐熔池尺寸和確定調(diào)質(zhì)劑顆粒的范圍提供了依據(jù)。針對(duì)調(diào)質(zhì)劑在渣液中的均熱問(wèn)題,從外部加熱和化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)方面進(jìn)行了分析�？紤]外部加熱時(shí),以能量守恒定律為基礎(chǔ),建立了調(diào)質(zhì)劑熔化前固體內(nèi)部的局部分?jǐn)?shù)階均熱模型,并用設(shè)計(jì)的局部分?jǐn)?shù)階楊-傅里葉變換算法進(jìn)行了求解,計(jì)算得到了不同半徑下的調(diào)質(zhì)劑顆粒的物理均熱時(shí)間,并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得到了最佳分層維數(shù)�？紤]化學(xué)反應(yīng)時(shí),通過(guò)對(duì)熔渣中的反應(yīng)進(jìn)行綜合評(píng)判,給出了主要的反應(yīng)方程,并利用未反應(yīng)模型和均質(zhì)過(guò)程中的擴(kuò)散模型,求解出了均熱過(guò)程中時(shí)間與溫度的直接關(guān)系。為調(diào)質(zhì)劑的加入速度、設(shè)備的選型和功率的設(shè)置提供了理論參考。針對(duì)動(dòng)態(tài)液渣在傾倒后的流股形式的傳熱問(wèn)題,分別從液芯到流股邊界、流股邊界到外界空氣兩個(gè)方面進(jìn)行了分析。建立模型求解了對(duì)流換熱量、輻射散熱量、層流狀態(tài)下渣液半徑對(duì)傳熱的影響規(guī)律和流柱熱量的總散失比例,得到了最優(yōu)流股半徑、最大流股高度和過(guò)余溫度。針對(duì)動(dòng)態(tài)渣液在渣槽中運(yùn)動(dòng)時(shí)的傳熱問(wèn)題,從輻射和傳導(dǎo)傳熱角度考慮,建立模型并得出了槽中熔渣與空氣間的輻射散熱流量、渣槽與熔渣之間的導(dǎo)熱量,給出了熔渣在渣槽中熱剩余量的計(jì)算方程,并得到熱剩余量與熔渣在渣槽中的深度成正比關(guān)系的結(jié)論。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,證明了方法的可靠性。為確定最佳成纖的出渣溫度、渣流的大小等方面奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)渣液噴吹纖維化時(shí)的傳熱問(wèn)題,基于流動(dòng)及噴吹過(guò)程的渣液破碎機(jī)理的基礎(chǔ),通過(guò)改變雷諾數(shù)和卡門(mén)渦漩的流動(dòng)狀態(tài),建立了散熱模型,分別給出了渣液細(xì)線、渣液成形線上的散熱規(guī)律�；趯�(duì)流傳熱理論,基于局部分?jǐn)?shù)階微分算子,建立了渣液液滴的局部分?jǐn)?shù)階散熱模型,并建立局部分?jǐn)?shù)階Adomian算法進(jìn)行了求解。為確定噴吹口半徑、分析成纖機(jī)理等方面提供了前期準(zhǔn)備�？傊�,通過(guò)上述對(duì)高爐熔渣直接纖維化的調(diào)質(zhì)、均質(zhì)、傾倒、渣槽流動(dòng)、噴吹五個(gè)過(guò)程的傳熱規(guī)律的研究,將為其工業(yè)化過(guò)程中的熱量補(bǔ)償和潛熱利用提供支撐,具有一定的理論意義和實(shí)際價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：傳熱規(guī)律 分?jǐn)?shù)階模型 直接纖維化 高爐熔渣 噴吹
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TF534
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 選題背景與課題來(lái)源13-15
• 1.1.1 選題背景及意義13-14
• 1.1.2 課題來(lái)源14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 高爐熔渣處理技術(shù)現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 傳熱模型與分?jǐn)?shù)階微分方程17-20
• 1.3 研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 高爐熔渣調(diào)質(zhì)直接纖維化工藝22-43
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備23-25
• 2.2.1 高爐渣及調(diào)質(zhì)劑的基礎(chǔ)性能23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備24-25
• 2.3 高爐渣作為礦渣棉原料的可行性分析25-27
• 2.4 調(diào)質(zhì)機(jī)理與成纖方法27-31
• 2.4.1 調(diào)質(zhì)機(jī)理27-29
• 2.4.2 成纖工藝方法29-31
• 2.5 高爐熔渣調(diào)質(zhì)過(guò)程31-40
• 2.5.1 調(diào)質(zhì)配比方案31
• 2.5.2 調(diào)質(zhì)結(jié)果分析31-40
• 2.6 熔渣噴吹成纖工藝流程40-43
• 2.6.1 熔渣成纖工藝40
• 2.6.2 液態(tài)纖維冷卻過(guò)程分析40-41
• 2.6.3 纖維基礎(chǔ)性能分析41-43
• 第3章 調(diào)質(zhì)劑顆粒在高爐熔渣中的傳熱模型43-59
• 3.1 引言43-44
• 3.2 調(diào)質(zhì)劑浸入到熔渣的熔化過(guò)程傳熱分析44-51
• 3.2.1 h=R時(shí)的熔化過(guò)程傳熱分析44-45
• 3.2.2 0＜h＜R時(shí)的熔化過(guò)程傳熱分析45-46
• 3.2.3 h=0 時(shí)的熔化過(guò)程傳熱分析46
• 3.2.4 -R＜h＜0 時(shí)的熔化過(guò)程傳熱分析46-47
• 3.2.5 h＜-R浸沒(méi)時(shí)的熔化過(guò)程傳熱分析47-51
• 3.3 計(jì)算調(diào)質(zhì)劑顆粒熔化時(shí)間的瞬態(tài)分?jǐn)?shù)階傳熱模型51-56
• 3.3.1 求解熔渣溫度的分?jǐn)?shù)階模型52
• 3.3.2 局部分?jǐn)?shù)階楊-拉普拉斯變換算法數(shù)值求解52-55
• 3.3.3 局部傅里葉級(jí)數(shù)算法數(shù)值求解55-56
• 3.4 熔化傳熱時(shí)間運(yùn)算結(jié)果及分析56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第4章 調(diào)質(zhì)劑在高爐熔渣中的均熱規(guī)律59-75
• 4.1 引言59
• 4.2 均熱過(guò)程的相關(guān)基礎(chǔ)理論59-61
• 4.3 調(diào)質(zhì)劑在熔渣中物理過(guò)程的分?jǐn)?shù)階均熱模型61-64
• 4.3.1 調(diào)質(zhì)劑溶化后的均熱時(shí)間分析62-63
• 4.3.2 調(diào)質(zhì)劑熔化前的固體內(nèi)部局部分?jǐn)?shù)階均熱模型63-64
• 4.4 局部分?jǐn)?shù)階YANG-FOURIE變換法求解64-67
• 4.4.1 局部分?jǐn)?shù)階Yang-Fourier變換及其屬性64-65
• 4.4.2 局部分?jǐn)?shù)階Yang-Fourier變換方法求解析解65-66
• 4.4.3 均熱時(shí)間運(yùn)算結(jié)果及分析66-67
• 4.5 調(diào)質(zhì)劑化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的均熱時(shí)間分析67-74
• 4.5.1 高爐渣內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)67-69
• 4.5.2 調(diào)質(zhì)劑化學(xué)均熱時(shí)間計(jì)算69-74
• 4.6 本章小結(jié)74-75
• 第5章 動(dòng)態(tài)渣液傳熱規(guī)律75-93
• 5.1 引言75
• 5.2 渣液流柱的散熱分析75-84
• 5.2.1 對(duì)流熱損失分析計(jì)算75-76
• 5.2.2 輻射熱與對(duì)流熱損失分析計(jì)算76-77
• 5.2.3 流股剩余熱量分析計(jì)算77-78
• 5.2.4 渣液柱的散熱分析78-84
• 5.3 渣液流在溜槽中的散熱分析84-91
• 5.3.1 渣槽內(nèi)熔渣散熱量計(jì)算84-90
• 5.3.2 渣槽內(nèi)熔渣熱剩余量計(jì)算90-91
• 5.4 本章小結(jié)91-93
• 第6章 高爐熔渣纖維化中噴吹過(guò)程的傳熱規(guī)律93-110
• 6.1 引言93
• 6.2 噴吹過(guò)程渣流的破碎機(jī)理分析93-96
• 6.3 噴吹過(guò)程渣流的散熱機(jī)理分析96-102
• 6.3.1 渣液細(xì)線的傳熱規(guī)律分析97-99
• 6.3.2 渣液成纖過(guò)程傳熱規(guī)律分析99-102
• 6.4 纖維冷卻過(guò)程分析102-107
• 6.4.1 氣-液換熱規(guī)律分析103
• 6.4.2 潛熱釋放對(duì)纖維凝固過(guò)程的影響103
• 6.4.3 氣-固換熱過(guò)程分析103-104
• 6.4.4 纖維冷卻過(guò)程中的溫度場(chǎng)分析104-105
• 6.4.5 纖維各處溫度變化105-107
• 6.5 渣滴的分?jǐn)?shù)階傳熱模型及散熱規(guī)律107-109
• 6.6 本章小結(jié)109-110
• 結(jié)論110-112
• 參考文獻(xiàn)112-119
• 攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果119-122
• 致謝122-123
• 作者簡(jiǎn)介123

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高爐熔渣纖維化過(guò)程中的傳熱規(guī)律研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：282970