利用仿真技术开发新型旋流池的研究

摘要

旋流池是钢铁行业热轧水处理工程中的一个重要构筑物，其作用是去除热轧直接冷却回水中的氧化铁皮。合建式重力旋流池因清渣方便、沉淀效率较高，在国内应用较多，其中内旋式旋流池又以占地面积较小，投资较少等优点而成为最普遍的选择。
　　 然而，在目前应用的合建内旋式旋流池中，还存在一些尚待研究和解决的问题，其中比较突出的是吸水井的积泥现象、因积泥而造成的水泵泵体损害、高强度的频繁清泥以及由此给生产管理带来的沉重负担等。
　　 本研究以解决合建内旋式旋流池的积泥问题为出发点，把实际运行的传统旋流池作为参考对象，通过软件模拟运行流态，研究了旋流池内流体速度场、压力场及相关的氧化铁皮、铁屑的运动沉淀特征。通过对旋流池的理论分析，做出由定性至定量的研究，本研究提出了相应的旋流池改进措施，并对各种改进措施进行研究分析，较为全面和系统地研究了改进后新型旋流池的沉淀性能，获得旋流池的优化设计参数，并得出以下结论：
　　 ①传统旋流池可基本去除大于O.25mm粒径的氧化铁皮，且这些氧化铁皮主要沉淀于旋流池底槽中。
　　 ②新型旋流池取消吸水井使根本解决了积泥问题。
　　 ③新型旋流池加设的穿孔板提高了氧化铁皮的沉淀效率。
　　 ④新型旋流池可基本去除大于粒径为O.2mm，粒径的氧化铁皮。

目录

文摘

英文文摘

声明

1背景意义

1.1内旋式旋流池的使用情况及问题

1.2目前需要解决的问题

2旋流池仿真开发的工作路线

3传统旋流池的仿真分析

3.1旋流池计算机仿真模拟分析软件及内容

3.2传统旋流池的原始模型建模

3.2.1采用宝钢1580mm热轧旋流池为模型

3.2.2传统旋流池建模的原始模型

3.2.3计算机建模的一些设定条件和参数

3.3数值建模

3.4传统旋流池流场分布与分析

3.4.1流体力学基础

3.4.2典型切面的速度与压力分布与分析

3.5典型切面交线的速度与压力分布与分析

3.5.1 Y=-2.5m与二号水泵Y方向切面交线

3.5.2 Y=-5m与二号水泵Y方向切面交线

3.5.3 Y=-6m与二号水泵Y方向切面交线

3.6旋流池氧化铁皮去除效果的指标

3.6.1分离效率

3.6.2分级效率曲线

3.6.3累计效率曲线

3.6.4传统旋流池氧化铁皮去除效果的模拟

3.6.5模拟曲线与实测曲线的分析比较

3.7传统旋流池模拟的结论

3.7.1旋流池流场分析

3.7.2旋流池氧化铁皮去除效果模拟

4旋流池单项改进的仿真分析

4.1描述单项的改进的措施

4.2改变流体进口速度

4.2.1改进措施

4.2.2改变进口流速模型的数值化

4.2.3分级效率曲线与分析

4.2.4累计效率曲线与分析

4.2.5典型切面速度与压力分布图

4.3取消吸水井加设锥形板和水泵吸水头滤网

4.3.1改进措施

4.3.2设置锥形板和水泵吸水头滤网模型的数值化

4.3.3分级效率曲线与分析

4.3.4累计效率曲线与分析

4.3.5典型切面速度与压力分布图

4.4加设穿孔板

4.4.1改进措施

4.4.2设置穿孔板模型的数值化

4.4.3分级效率曲线与分析

4.4.4累计效率曲线与分析

4.4.5典型切面速度与压力分布图

4.5单项改进后的小结

5新型旋流池的仿真分析

5.1旋流池工艺结构的改进

5.2新型旋流池模型的数值化

5.3新型旋流池流场分布与分析

5.3.1典型切面的速度与压力分布与分析

5.3.2典型切面交线的速度与压力分布与分析

5.3.3与传统旋流池流场分布的比较

5.4新型旋流池氧化铁皮去除效果的模拟与分析

5.4.1分级效率曲线与分析

5.4.2累计效率曲线与分析

5.4.3与传统旋流池氧化铁皮去除效果的比较

5.5小结

6新型旋流池开发仿真模拟总结

致谢

参考文献