张振扬
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陈卓
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闫红杰
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刘方侃
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刘柳
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崔志祥
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申殿邦
中国有色金属学报
以某公司的富氧底吹熔池熔炼炉为原型,运用数值模拟的方法对炉内氧气-铜锍两相流动进行三维瞬态模拟,研究炉内气泡主要参数、气含率分布规律、氧枪出口附近压力变化以及液面波动情况.并借助于高速摄像仪设备,对水模型实验中气泡形成、合并、变形及破碎过程进行研究,所得结果与模拟结果进行比较.结果表明:所建立的数学模型是合理的.氧气铜锍两相流动模拟结果表明,炉内气泡形成时间为0.12,～0.25 s,生成频率为4～5 Hz,其短轴大小集中在3.5d~6.5d(d为氧枪直径尺寸):气泡停留时间为0.2～0.4 s,其在熔池内的平均上浮速度约为4 m/s；7°和22°氧枪出口气泡后座现象出现的平均频率分别为5Hz和7Hz,作用时间为0.06 s；高效反应区存在于熔池上部区域；气相搅动液相所形成的表面重力波在沉淀区传播的过程中,波幅衰减很快,当波传播到出渣口附近时,液面趋于静止.
关键词:
两相流
,
气泡
,
数值模拟
,
底吹炉
张红亮
,
汤卓
,
陈永明
,
叶龙刚
中国有色金属学报
doi:10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.03.023
以工业实践的底吹炼铅炉为对象,在炉内渣相和金属相的物性参数测定的基础上,利用FLUENT软件平台,建立一个与实际体系一致的底吹炼铅炉模型,并耦合VOF三相流模型和标准 κ?ε 湍流模型对底吹炼铅炉内气?渣?金属三相流动过程进行模拟.通过分析数值模拟的相界面结构、速度场分布、流线分布结果,发现氧枪上方区域搅动剧烈,渣层中存在涡流,强化了传递和反应过程.另外,所建立的模型在优化底吹炉炉体结构和改善运行条件方面有着重要作用,经过分析不同条件下炉内流体流动形态,能有效地引导完善底吹炼铅炉工况.对入口流速和喷枪倾角的优化讨论中,发现增大入口流速能提高熔炼效果,最佳喷枪倾角为5°~7°.
关键词:
底吹炉
,
多相流
,
FLUENT
,
结构优化
