移动床层中颗粒物料流动的研究

摘要

竖炉是重要的冶金反应器类型的一种,在冶金过程中有广泛的应用。研究竖炉内的物料流动现象对工业生产有重要的指导作用。连续介质理论是竖炉内物料流动研究方向之一。已有的流体动力学模型只有在炉内物料流动区求解,才能获得和实验数据较吻合的结果,它们不能满意预测物料缓慢流动区。竖炉中的颗粒状物料,作为大量颗粒集合体的运动,不同于一般流体的运动,不同于金属的连续塑性变形,更不同于单个颗粒的运动。
　　本课题综述了几种典型的物料流动模型。建立了一类可以在移动床内研究颗粒状物料流动情况的新模型,并进行了移动床内中固体颗粒物料流动的实验,来验证模型的可行性。利用分离式的SIMPLE求解法,对新模型方程进行数值求解。
　　实验和理论研究结果如下:
　　①单漏口实验装置内基本不存在活塞流,任意高度上物料流动速度沿横向分布不均匀,装置内有明显的物料流动区和物料缓慢流动区;单漏口实验装置内物料流动区,在实验范围内,随漏口卸料速度变化不明显。通过双漏口实验证明:两漏口之间的距离逐渐减小时;物料流动区的总范围会减少。
　　②颗粒物料流动表观速度对物料流动阻力的影响说明惯性力对决定物料流动现象起重要作用;物料表观速度变大,物料流通性变好,意味着通过惯性维持物料流动状态的作用变强。
　　③对物料流通性系数(阻力系数)给以较合适描述,建立了一类新的物料流动模型;该类模型能同时计算出死料区和流动区,计算结果和实验结果吻合较好,体现了物料流动的重要特征;所建模型为动力学模型,具体给出了作用在控制体内物料阻力的表达式,和运动学模型相比,具有更好地进一步开发的基础,为进一步研究移动床层内颗粒物料流动的边界层现象、流动区和体积力场具有较强方位关系的现象等奠定了的基础。