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铁水包底喷气搅拌多相流数值模拟研究

发布时间:2020-03-31 22:34
【摘要】:随着社会的发展进步,人们对钢铁材料的需求也越来越大。以此同时,对钢铁材料的性能要求也更加严格。硫含量的多少严重影响着钢材的性能。想要得到高品质钢材必须降低钢中硫含量。在铁水预处理过程中脱硫具有很多的优点。金属镁是当今社会应用最广泛的脱硫剂。本文主要研究的是铁水预处理中底喷脱硫气体搅拌的过程。底喷脱硫气体对铁水的均混效果越好,镁脱硫效率也会提高。本文以某钢厂170吨铁水罐为模型,应用ICEM软件建立了其物理模型。应用了FLUENT软件模拟了底喷脱硫气体对铁水搅拌均混的过程。模拟采用多相流VOF模型模拟铁水与脱硫气体之间的两相流。模拟方案根据喷口距铁水包中心的距离及两个喷口之间的夹角分为八种。在最优的布置方案下模拟了4种不同流量对流场的影响。主要结论如下:双喷口采用偏心布置时,对铁水的搅拌效果比双喷口对称布置更好。双喷口对称布置时流场也呈现对称效果。偏心布置时,喷口的两边形成了一大一小的两个环流。喷口偏心布置时,偏心方向的气体体积分数比对称方向气体体积分数大。这是由于偏心方向产生的湍流更大,气体在上升过程中向偏心方向扩散的更多。当双喷口距铁水罐中心距离一定时,两个喷口之间的夹角太大或太小都不利于脱硫气体的混合。夹角60°时效果最好,对整个铁水罐的搅拌效果最好,脱硫气体向四周扩散的更多。本文的最优喷口布置方案是夹角60°,距铁水罐中心1/2半径处。最佳流量是600NL/min。在这种方案及流量下铁水达到的流场最好。脱硫气体向四周扩散的多,而且不会发生卷渣现象。
【学位授予单位】:辽宁科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TF701

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