烧结镁砂煅烧竖炉内气固传热特性数值分析

以年产5×10⁴t烧结镁砂竖炉为研究对象,基于多孔介质理论,建立竖炉内三维稳态气固流动传热模型,并模拟研究竖炉热工参数对床层内气固传热过程的影响.研究结果表明:冷却风流量每增加10%,出口烟气温度降低50℃,出口球团温度降低80℃;冷却段长度每增加5%,出口球团温度降低25℃.以竖炉出口烟气温度和球团温度为优化目标函数,得到竖炉最适宜结构和操作参数,即煅烧风流量为2606.67m³/h,冷却风流量为2203.34m³/h,预热煅烧段长度为6.64m,冷却段长度为11.70m.在此竖炉运行工况下,出口球团温度为288.75℃,出口烟气温度为414.32℃.     

操作参数对直接提钒焙烧竖炉热工特性的影响

以局部热力学非平衡模型为基础,建立钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉三维稳态气固传热模型,借助Fluent软件的UDF功能,将竖炉内的化学反应热以内热源的形式编译到能量方程中,并利用实验获得的料层压降公式修正动量方程源项中的黏性和惯性力项系数,开展竖炉操作参数对炉内热工行为的影响研究。研究结果表明:在生产可调范围内,随着球团当量直径的减小,在焙烧段内球团温度会随之升高,在冷却段内球团温度会随之降低,且竖炉保温段延长;对于产能为330 t/a的中试竖炉,其适宜的操作参数为:冷却空气流量544 m3/t,竖炉下部气固水当量比约0.95;焙烧风流量1 082 m3/t,焙烧风与冷却风配比2:1;球团当量直径46 mm。     

球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数值模拟

基于欧拉多相流模型,建立了球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数理模型,其中气相采用标准k-e湍流模型,固相采用颗粒动理学模型,化学反应采用氧化动力学模型.对不同工况下的焙烧过程进行三维数值模拟计算,探讨了不同操作参数对竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3产率的影响规律.结果表明,竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3的产率对入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量均存在最大需求值,分别为1 400 K,65.6 t/h,7.8×104 m3/h.达到最大需求值前,炉温和Fe2O3的产率均随入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量的增加而增加.超过最大需求值后,竖炉炉温随入炉烟温、冷却风量的增加而降低,随入炉烟气量的增加变化不大;Fe2O3的产率随入炉烟温、入炉烟气量的增加而降低,随冷却风量的增加而增加.     

含锌电炉粉尘配碳球团的冶金特性

以某钢铁公司含锌电炉粉尘为原料,配入适当的无烟煤制成含碳球团,焙烧球团通过还原煤保护冷却至室温后进行化学分析·研究了1150℃～1300℃的范围内,温度、时间和内配煤量对锌、铁的还原速率以及球团抗压强度的影响·研究结果表明:锌、铁的还原率均随焙烧温度、焙烧时间以及内配煤量的增加而提高;抗压强度随焙烧温度、焙烧时间的增加而增高,但随内配煤量的增加出现极值点·焙烧球团最佳的工艺参数:焙烧时间为15min,内配煤量为13 04%,焙烧温度为1250℃·此时锌的还原率为98 43%,金属化率为94 51%,抗压强度为800 6N/球·     

东鞍山含碳酸盐铁矿石悬浮磁化焙烧试验

介绍了一种半工业试验用悬浮焙烧设备,并考察了焙烧温度、还原气体CO及流化气体N₂用量对东鞍山含碳酸盐铁矿石预富集粗精矿悬浮焙烧效果的影响.试验结果表明,在焙烧温度540℃,还原气体CO用量4m³/h及流化气体N₂用量2m³/h的条件下,焙烧物料经磨矿-磁选后可获得铁品位66.1%,回收率91.2%的铁精矿.铁的化学物相、光学显微结构及穆斯堡尔谱分析表明,经悬浮焙烧后弱磁性的菱铁矿和赤铁矿转化为了强磁性的磁铁矿,部分结晶粒度较粗(>100μm)的赤铁矿仅颗粒表面转变为磁铁矿,但这种Fe₂O₃@Fe₃O₄核壳结构的新生磁铁矿由于磁性较强,在后续磁选过程中依然能够得到有效的回收,并不会影响分选效果.     

球团竖炉内气流运动规律的实验研究

根据相似原理建立"导风墙-烘干床"式球团竖炉冷态模型实验台,根据实验数据绘制流网图,从而判断竖炉内气流分布状况,得到竖炉操作参数对炉内气流运动的影响规律:竖炉结构参数一定,流入风量比k决定着气流分布:当流入风量比等于临界风量比时,焙烧风和冷却风分别全部流入焙烧带和导风墙内,此时,竖炉处于临界工况;由临界工况开始增加焙烧风或减小冷却风,则开始有焙烧风下行进入导风墙,且k愈大,下行的焙烧风量愈大;由临界工况开始减小焙烧风或增加冷却风,则开始有冷却风上行进入焙烧带,且k愈小,上行的冷却风量愈大;上行冷却风和下行焙烧风中只有一种情况发生或均不发生·     

球团竖炉内气流分流规律的实验研究

建立球团竖炉冷态实验模型,定量研究竖炉操作和结构参数对炉内气流流向和流量即气流分流的影响规律.结果表明,操作参数中,焙烧风和冷却风的流量比即流入风量比是影响气流分流的主要因素,流入风量比增大,则冷却风上行趋势减小,焙烧风下行趋势增大,且在一定工况下,流入风量比与导风墙冷却风流量比、上行焙烧风流量比成线性关系;结构参数中,焙烧带宽度、导风墙宽度、预热焙烧带高度和均热带高度是影响气流分流的主要因素,焙烧带宽度增加,或导风墙宽度减小,或预热焙烧带高度减小,或均热带高度增加,则冷却风上行趋势增加,焙烧风下行趋势减小,临界流入风量比增加.     

小型喷雾冷却装置两相区传热特性模拟及优化

喷雾冷却技术应用于小型固体激光器等高功率设备时，对其操作参数优化是提高系统传热能力、提升设备运行稳定性的有效手段．针对某小型喷雾冷却装置开发的需要，基于计算流体力学(CFD)开展模拟研究，采用欧拉-拉格朗日方法，设计开发了喷雾冷却系统数理模型，模拟结果与实验结果的最大相对误差为4.3%，证明了模型的可靠性.通过单因素模拟研究操作参数对系统传热性能的影响，结果表明：热流密度为223.98 W/cm²时，降低工质温度、增大工质流量与喷射速度、降低环境温度均可提升系统的传热性能；其中工质温度、工质流量与喷射速度对喷雾冷却两相区传热过程影响明显，环境温度则影响较小；不同操作参数下热沉表面温度均呈现中心温度低并沿径向逐渐升高的特征．在单因素模拟基础上，通过正交模拟试验方法对操作参数进行整体优化，确定各因素显著程度.结果表明：热流密度一定时，以热沉表面平均温度为指标，操作参数对系统传热性能影响显著度排序为工质流量>喷射速度>工质温度；基于喷雾冷却装置设想，优化出的实验系统操作参数推荐值为工质流量46.88 L/h、喷射速度23.4 m/s、工质温度8℃．建立的模型...     

球团竖炉内适宜焙烧风量的研究

研究了球团竖炉大型化和高效化的关键问题之一炉内适宜焙烧风量问题,即竖炉在某个产量下所需的焙烧风量.结合气固传热方程和热平衡方程,求得了竖炉在某个产量下所需的焙烧风量,并运用填料床阻力特性规律研究了如何能够将充足的焙烧风量鼓入球团料层这一问题.研究表明:当以磁铁矿为主要原料时,竖炉适宜的气固水当量比为0.71~0.72,当考虑焙烧风分布均匀性时,适宜的气固水当量比为0.75~0.80;扩大喷火口、优化燃烧室结构、侧引风重力除尘和改进传统的调节方式是保证炉内适宜气固水当量比的主要手段.     

球团竖炉内气体流动的数值模拟

根据气固填料床动力学,建立了“导风墙-烘干床式”球团竖炉内气体流动的数学模型·运用自编程序数值求解炉内速度场,研究炉内气体流动的基本规律,探讨竖炉操作参数对炉内气体流动的影响规律·结果表明:焙烧风和冷却风在进口处呈放射状,之后斜向上或斜向下分别流入焙烧-预热带和导风墙内;整个均热带内气流较为薄弱;炉内存在三种气流分流的可能,流入风量比是决定气流分流的最主要因素,其中,流入风量比增加,焙烧风下行趋势增大,而冷却风上行趋势减小;临界流入风量比主要取决于结构参数和料层情况     

烧结矿竖罐内气固传热过程数值模拟与优化

以某钢铁企业360 m~2烧结机年产390万t烧结矿为研究对象,建立了竖罐内气固传热过程的数学模型,模拟研究了影响竖罐内气固传热过程的主要因素及其影响规律,得到了竖罐适宜的操作参数.研究结果表明:随着气体表观流速的减小和空气进口温度的增加,烧结矿出口温度和空气出口温度均逐渐增加;烧结矿颗粒直径的减小导致烧结矿出口温度的降低和空气出口温度的增加.竖罐适宜的操作参数为:空气进口标况流量45.5万m~3/h,颗粒当量直径0.025 m,空气进口温度130℃.     

球团预制-硅热还原炼镁的球团传热性研究

针对皮江法炼镁存在的问题,提出将白云石粉、硅铁、萤石及黏结剂混合造球,然后煅烧,煅烧后的热球团直接用于还原的炼镁新技术.采用稳态平板法测定了预制球团的导热系数,并通过数值方法研究预制球团的传热规律.结果表明:导热系数随着平均温度提高而增加,随着球团密度和硅铁添加量的增加而降低.当密度为1.1 g/cm~3、硅铁为理论添加量时,预制球团的导热系数与温度的关系:λ=1.04×10~(-4)T+0.11;球形球团的传热情况优于圆柱形球团,球团具有较小的密度和热容以及较大的导热系数有助于热量由表面向中心传递.预制球团与皮江法球团的传热情况基本相同.     

钢板超快速冷却条件下换热实验研究

采用汽雾射流冷却方式,在射流角为0°~60°时,研究了10 mm厚不锈钢板轧后超快速冷却过程中表面射流流动结构、换热区分布和钢板温降规律,分析了倾斜射流对钢板表面热流密度和冷速的影响.结果表明:射流角通过改变钢板表面滞止区和横向流区面积、水流密度、介质流动形态和流动速度,影响钢板表面换热形式和热流密度分布,进而影响超快速冷却冷速;射流角为30°时钢板平均冷速和临界热流密度均达到最大值,分别为146.5℃/s和2.75 MW/m~2.     

球团竖炉结构参数影响炉内气体流动的数值模拟

运用气固填料床动力学理论建立了球团竖炉料层内气体流动的数学模型，确立了数学模型的边界条件.运用手编程模拟研究炉内气体流动的基本规律，进而探讨竖炉结构参数对炉内气体流动的影响.结果表明:结构参数中，导风墙宽度、焙烧带宽度以及预热焙烧带高度是影响炉内气体流动的主要因素.导风墙宽度和预热焙烧带高度的增加，以及焙烧带宽度的减小会导致冷却风上行趋势减小，焙烧风下行趋势增大.同时，导风墙宽度、预热焙烧带高度以及焙烧带宽度的改变也会导致竖炉内焙烧风与冷却风之比发生改变，即流入风量比发生改变，而流入风量比是决定炉内气体流动的最主要因素.     

基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性,以换热系数和压降作为评价指标,用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明：翅片间距对压降影响最大,管纵向间距对空气侧换热系数影响最大;一种优化组合为风机风量1 450 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm,另一种优化组合为风机风量1 700 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm;使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。     

Cooling process of iron ore pellets in an annular cooler

A 3-D mathematical model was presented for the cooling process of iron ore pellets based on the laws of mass, momentum, and heat transfer. The flow, pressure, and temperature fields were obtained by numerical simulation with the commercial software FLUENT. In order to verify the model, a mass and energy balance field test was systematically carried out on an annular cooler in Shougang Mining Company. The maximum relative errors of temperature, pressure, and velocity between computational and testing results are 2.87%, -8.11%, and 7.14%, respectively, indicating the validity of the model. Further, the effects of process parameters, such as pellet diameter, bed thickness, air velocity, and temperature, on the pellet bed temperature profiles were studied.     

蓄热型太阳能喷射制冷系统供冷性能分析及优化

为提高蓄热型太阳能喷射制冷系统的供冷性能,利用TRNSYS软件,建立蓄热型太阳能喷射制冷系统瞬态仿真模型.结合太原市某公共建筑的逐时冷负荷,分析集热侧循环水流量和蓄热水箱容积对系统供冷特性的影响.结果表明:随集热侧水流量、水箱容积的增大,系统在连续5 d中的平均输出冷量均呈现先增后减的趋势;集热侧水流量和蓄热水箱容积与集热器总面积的最佳比例分别为0.005 kg·(h·m²)^-1和0.02 m³·m^-2.     

夏热冬冷地区绿化屋顶节能与生态效益研究

【目的】研究夏热冬冷地区绿化屋顶的节能效益,分析包括固碳释氧、空气净化、水源涵养和节能减排4个方面的生态效益。【方法】以无锡地区有无绿化的屋顶为研究对象,对比绿化屋顶的保温隔热及节电效果,并进行屋顶绿化生态效益的量化分析。【结果】在冬季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别高2.5 ℃和5.5 ℃,通过屋顶的热流相对减少36.4%,绿化房间空调日平均节电量为0.90(kW·h); 在夏季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别低3.1 ℃、5.6 ℃,通过屋顶的热流相对减少48.6%,日平均空调节电量为4.23(kW·h)。计算可得,绿化屋顶每年可节约空调用电量15.39(kW·h)/m²; 佛甲草屋顶绿化可创造的固碳释氧效益为1.887元/(m²·a),净化空气效益为2.45×10^-2元/(m²·a),涵养水源效益为0.957元/(m²·a),节能效益可达到12.875元/(m²·a),减排效益达9.613元/(m²·a),综合生态效益是25.357元/(m²·a),动态投资回收期为7 a。【结论】屋顶绿化在冬季可提高屋顶内外表面温度,在夏季降低屋顶内外表面温度,减少通过屋面的热流,达到保温隔热和降低空调能耗的节能效果。屋顶绿化的生态效益显著,投资回收期短,应予以政策鼓励和支持。