搅动熔池中沉浸球体表面流动及传热过程的研究

摘要

为了研究熔态还原炉中金属球团在搅动熔池中的熔化及传热过程,本文以冰球一水体系为模型,通过求解一维非稳态动边界热传导方程,并结合水模试验,考察了球体不在气泡流区时底部供气量,球体直径及所在位置对液固相对流传热系数的影响。实验的供气量0.24～0.6m^3/h。利用激光测速仪测试了球体在涡流区和涡流区与气泡流之间区域时熔池的上部流场及球体周围的速度边界层,以分析流场对球体熔化及传热过程的影响。 实验发现,供气量对球体在表面区域的熔化速度影响很小,而对气泡流附近区域的球体影响较大。在涡流区及边缘区域内,对流传热系数随球体直径的增加而增加。 通过与前人在气泡流中所做工作的比较发现,在同样供气量条件下,由于测点流场特性的不同,气泡流中的对流传热系数较涡流区及表面区的值高出许多。流场测试结果表明,球体的熔化同其周围流场密切相关。