环冷机台车内置多孔横管结构的冷却性能研究

摘要

环式冷却机在钢铁生产中烧结矿的冷却有着必不可少的作用，而且经过几十年的发展与研究，环冷机设备制造工艺越来越成熟。由于目前环冷机台车的冷却过程比较单一，烧结矿逐层冷却，而且难以冷却烧结矿顶部锥形区域，导致环冷机台车中烧结矿区域的冷却效果较差，冷却周期较长。因此，本文研究一种改进型的环冷机台车结构，以提高烧结矿的冷却效果及其余热回收利用当量，并缩短冷却周期，研究项目对钢铁烧结生产及其能源节约有着重要的意义。
　　内置多孔横管结构台车是在传统结构台车的中部设置了内置多孔横管，对内置多孔横管台车的结构参数如进口风速，多孔横管距离台车篦板的高度，多孔横管之间的间距以及多孔横管的管外径进行优化研究，得到了影响烧结矿冷却效果与余热回收利用当量的优化参数。
　　本文的主要内容和得出的研究成果如下：
　　1)根据提高烧结矿冷却效果和缩短冷却周期的要求，研究一种内置多孔横管结构台车，在台车中部设置了三根内置多孔横管，其中的两根多孔横管位于关于台车宽度方向的正中心对称的两侧位置，一根多孔横管位于台车宽度正中心位置，中间多孔横管高于两侧的多孔横管。
　　2)建立了内置多孔横管结构台车的物理模型，利用热交换原理对烧结矿与冷却空气的换热过程的理论基础进行了分析，并将该三维的物理模型简化为二维的物理模型，使用Fluent软件对二维物理模型的计算区域进行数值模拟，分别研究了内置多孔横管结构台车与传统结构台车对烧结矿冷却过程的影响，得出的结论为：内置多孔横管结构台车改变了烧结矿区域的温度场、速度场和压力场的分布；相对于传统结构台车提高了烧结矿的冷却效果，并缩短了冷却周期；在余热回收利用段的冷却时间相比传统结构台车大约减少了50％；当烧结矿冷却结束时，冷却时间大约减少了44%。
　　3)通过正交试验设计法对五个参数如冷却空气的进口风速v，两侧多孔横管距离台车篦板的高度h1，中间多孔横管距离台车篦板的高度h2，两侧多孔横管之间的间距l和多孔横管的管外径D进行了优化研究，正交试验研究结果表明：影响烧结矿冷却效果及其余热回收利用当量的主次顺序为D>l>h1>h2>v，并得到了三根多孔横管优化的组合参数，即影响烧结矿冷却效果及其余热回收利用当量的最优化参数为 mmh1?385， mmh2?640， mml?790， D=273 mm和v=1.10 m/s。

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第1章 绪 论

1.1课题研究背景和意义

1.2 环式冷却机的介绍

1.3 环冷机技术在国内外应用与发展现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 环冷机台车模型的建立及其理论基础分析

2.1 环冷机台车的三维模型

2.2 数学模型

2.3 湍流模型

2.4 本章小结

第3章 环冷机台车冷却过程的数值模拟研究

3.1模型网格划分

3.2 定解条件

3.3 数值模拟结果对比分析

3.4 本章小结

第4章 不同参数对台车冷却过程的影响分析

4.1 冷却空气的进口速度v的影响

4.2 两侧多孔横管1和多孔横管2距离台车篦板高度h1的影响

4.3 中间多孔横管3距离台车篦板高度h2的影响

4.4 两侧多孔横管1和多孔横管2的间距l的影响

4.5 多孔横管管外径D的影响

4.6 本章小结

第5章 内置多孔横管结构台车的优化研究

5.1 正交试验设计

5.2 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1本文的主要工作与结论

6.2展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间的科研成果

致谢