TY - JOUR

T1 - Исследование физических явлений в барботажной зоне плавильного агрегата «Победа» методом холодного моделирования Сообщение 3. Гидрогазодинамика комбинированной продувки жидкости газом с помощью донной и боковой фурм

AU - Булатов, Константин Валерьевич

AU - Жуков, Владимир Петрович

AU - Братыгин, Евгений Владимирович

AU - Томилов, Николай Алексеевич

AU - Меньщиков, Викентий Алексеевич

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Методом холодного моделирования в интервалах величин критерия Архимеда для бокового (Arб = 12÷120) и донного (Arд = 5÷60) дутья применительно к условиям работы барботажного агрегата «Победа» (ПАП) исследованы гидрогазодинамические закономерности комбинированной продувки жидкости газом. Продувку осуществляли одновременно донной фурмой, установленной вертикально по центру реактора, и боковой, расположенной под углом 5о к горизонтальной оси. Проведена количественная оценка мгновенной и средней ( V ср) скоростей циркуляции элементов потока жидкости на разных участках ванны в зависимости от местонахождения зоны продувки и критериев Архимеда. Определена траектория движения жидкости. Вблизи поверхности жидкости и корпуса реактора обнаружена вихревая зона, где мгновенная скорость движения элемента потока жидкости изменяется от 69,9 до 183,1 мм/с и V ср = 123,8 мм/с. В объеме жидкости циркуляционные потоки затухают, и V ср уменьшается от 123,8 до 47,0 и 54,1 мм/с. Показано, что в общем случае скорость циркуляции зависит от интенсивности продувки на фурмах и становится выше для области наложения боковой и донной струй. Определены динамические условия продувки, обеспечивающие непосредственный контакт бокового и донного факелов, приводящий к слиянию потоков и повышенному брызгообразованию. Приведена характеристика 3 видов колебаний поверхности раздела фаз «чистая жидкость - газожидкостный слой» и дана оценка влияния бокового и донного дутья на разновидность возникающих колебаний. Отмечено, что ввод донного дутья (Arд = 5) приводит, наряду с поперечными колебаниями 1-го типа, к появлению волнообразного движения жидкости (2-й тип), а при более высоких значениях Arд = 25 - к угловым колебаниям (3-й тип). Показано, что при комбинированной продувке наличие бокового факела уменьшает углы раскачивания ванны к горизонту до 8-12о. Для оценки интенсивности колебаний введена величина Δ h ж = ( h ж)max - ( h ж)min - разность между максимальной ( h ж)max и минимальной ( h ж)min высотой жидкости за полный цикл колебаний (τ). Построены зависимости высоты жидкости ( h ж) от τ, Arб и Arд, на основании которых определены величины Δ h ж, варьируемые при моделировании в интервале 7,7-69,5 мм. Для различных областей ванны и динамических условий продувки установлена взаимосвязь между скоростью циркуляции жидкости и величиной колебаний (Δ h ж). Рассмотрено влияние всех видов колебаний на возможный эрозивный износ футеровки ПАП и полноту усвоения шихтовых материалов вблизи поверхности ванны.

AB - Методом холодного моделирования в интервалах величин критерия Архимеда для бокового (Arб = 12÷120) и донного (Arд = 5÷60) дутья применительно к условиям работы барботажного агрегата «Победа» (ПАП) исследованы гидрогазодинамические закономерности комбинированной продувки жидкости газом. Продувку осуществляли одновременно донной фурмой, установленной вертикально по центру реактора, и боковой, расположенной под углом 5о к горизонтальной оси. Проведена количественная оценка мгновенной и средней ( V ср) скоростей циркуляции элементов потока жидкости на разных участках ванны в зависимости от местонахождения зоны продувки и критериев Архимеда. Определена траектория движения жидкости. Вблизи поверхности жидкости и корпуса реактора обнаружена вихревая зона, где мгновенная скорость движения элемента потока жидкости изменяется от 69,9 до 183,1 мм/с и V ср = 123,8 мм/с. В объеме жидкости циркуляционные потоки затухают, и V ср уменьшается от 123,8 до 47,0 и 54,1 мм/с. Показано, что в общем случае скорость циркуляции зависит от интенсивности продувки на фурмах и становится выше для области наложения боковой и донной струй. Определены динамические условия продувки, обеспечивающие непосредственный контакт бокового и донного факелов, приводящий к слиянию потоков и повышенному брызгообразованию. Приведена характеристика 3 видов колебаний поверхности раздела фаз «чистая жидкость - газожидкостный слой» и дана оценка влияния бокового и донного дутья на разновидность возникающих колебаний. Отмечено, что ввод донного дутья (Arд = 5) приводит, наряду с поперечными колебаниями 1-го типа, к появлению волнообразного движения жидкости (2-й тип), а при более высоких значениях Arд = 25 - к угловым колебаниям (3-й тип). Показано, что при комбинированной продувке наличие бокового факела уменьшает углы раскачивания ванны к горизонту до 8-12о. Для оценки интенсивности колебаний введена величина Δ h ж = ( h ж)max - ( h ж)min - разность между максимальной ( h ж)max и минимальной ( h ж)min высотой жидкости за полный цикл колебаний (τ). Построены зависимости высоты жидкости ( h ж) от τ, Arб и Arд, на основании которых определены величины Δ h ж, варьируемые при моделировании в интервале 7,7-69,5 мм. Для различных областей ванны и динамических условий продувки установлена взаимосвязь между скоростью циркуляции жидкости и величиной колебаний (Δ h ж). Рассмотрено влияние всех видов колебаний на возможный эрозивный износ футеровки ПАП и полноту усвоения шихтовых материалов вблизи поверхности ванны.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=50329683

U2 - 10.17073/0021-3438-2023-1-26-38

DO - 10.17073/0021-3438-2023-1-26-38

M3 - Статья

VL - 29

SP - 26

EP - 38

JO - Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия

JF - Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия

SN - 0021-3438

IS - 1

ER -