金屬化球團流動特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、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(dāng)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。

2、　　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：
　?。?）對于內(nèi)壁

3、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

4、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。
　?。?）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

5、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。
　?。?）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

6、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。
　?。?）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。
　?。?）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