烧结余热回收竖罐内床层阻力特性实验研究

摘要

气流通过烧结矿床层的阻力特性是影响烧结余热回收罐体内气固流动与传热的一个关键问题。现有基于Ergun进行系数和指数的修正所得阻力特性公式在描述料层阻力特性式存在着不足:依赖空隙率的准确测取，烧结矿床层空隙率精确测定困难;适用于小颗粒床层(0.1＜Rep＜1000)，且颗粒近似球形，与烧结矿颗粒不符。基于此，本文在自制实验平台，测定典型工况下空气流经烧结矿颗粒床层阻力特性相关数据，藉此开展影响阻力特性的因素分析，在此基础上，采用量纲分析构造反映料层阻力特性的无因次数群的经验关联式，利用回归分析确定经验关联式的系数和指数。本研究将为罐体内料层最大程度降低阻力损失指明方向，同时为料层内气体流动过程的数值计算奠定基础。
　　(1)通过量纲分析结合数据回归得出料层压降阻力式:△P/ρU2=7.448×[ρUD/μ]-0.319[ψdp/D]-1.56[L/D]1.068(6.25＜D/dp＜58.33,7.14×103＜ReD＜2.1×105)
　　(2)应用中表观流速范围约为1～2m/s，此时，单位料层高度压力损失范围为:0.64kPa/m～2.06kPa/m。
　　(3)料层表观流速U、颗粒当量直径dp对料层阻力ΔP的影响较大，其中，单位料层高度压力损失与表观流速成指数关系:ΔP/L∝ U1.681;与颗粒当量直径成指数关系:ΔP/L∝dp-1.56。
　　(4)未筛分料层:当0.38m/s＜U＜3.5m/s时，料层阻力损失不受壁效应的影响;筛分料层:U＜2m/s时，料层阻力损失受壁效应的影响可以忽略，U＞2.5m/s，D＞5dp时壁效应对料层阻力的影响:ΔP/L∝ D0.241。
　　(5)推导出含粉率对料层阻力的影响:△P/ρU2=7.448×[ρUD/μ]-0.319[(13.54-0.183ψ)·η/D[L/D]1.068(6.25＜D/dp＜58.33,7.14×103＜ReD＜2.1×105,16.4％＜ψ＜％)

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题提出及研究背景

1．2 烧结余热罐式回收的提出及工艺特点分析

1．2．1 烧结余热罐式回收的提出

1．2．2 烧结余热罐式回收工艺结构特点分析

1．3 文献综述

1．3．1 基于Ergun方程的床层阻力计算

1．3．2 基于颗粒摩擦系数的床层阻力计算

1．3．3 其它填充床阻力计算式

1．4 本文主要研究内容和方法

第2章 实验原理、装置和步骤

2．1 实验目的与任务

2．2 实验原理

2．2．1 Ergun方程

2．2．2 Ergun方程的修正

2．2．3 实验设计依据

2．3 实验过程

2．3．1 实验装置与设备

2．3．2 实验过程

第3章 料层阻力影响因素分析及关联式建立

3．1 影响料层阻力的因素分析

3．1．1 罐体中床层流态的判定

3．1．2 烧结矿颗粒的球形度(φ)测定

3．1．3 料层高度(L)对阻力损失的影响

3．1．4 颗粒尺寸分布(PSD)对料层阻力的影响

3．1．5 表观流速(U)对料层阻力的影响

3．2 床层阻力关联式的建立

3．2．1 量纲分析建立关联式

3．2．2 关联式系数的确定

3．2．3 关联式的优化

第4章 壁效应及含粉率对料层阻力的影响

4．1 罐体中壁效应实验研究

4．1．1 壁效应基本内涵

4．1．2 壁效应实验过程及结果分析

4．2 料层含粉率对料层阻力的影响

4．2．1 实验过程

4．2．2 实验结果分析

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文