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.     

步进式加热炉内流动与传热过程的数值模拟

建立了步进式加热炉内流动、燃烧和传热的数学模型.湍流模型采用κ-ε双方程模型,辐射换热计算采用六通量法,气相燃烧采用修正EBU模型,流场计算采用Simpler算法.采用上述模型与算法得到了炉内详细合理的温度、速度和浓度分布.     

Pore structure evolution during the coke graphitization process in a blast furnace

Pore structure is an important factor influencing coke strength, while the property of coke is essential to maintaining gas and liquid permeability in a blast furnace. Therefore, an in-depth understanding of the pore structure evolution during the graphitization process can reveal the coke size degradation behavior during its descent in a blast furnace. Coke graphitization was simulated at different heating temperatures from 1100 to 1600℃ at intervals of 100℃. The quantitative evaluation of the coke pore structure with different graphitization degree was determined by vacuum drainage method and nitrogen adsorption method. Results show that the adsorption and desorption curves of graphitized coke have intersection points, and the two curves did not coincide, instead forming a hysteresis loop. Based on the hysteresis loop analysis, the porous structure of the graphitized coke mostly appeared in the shape of a hair follicle. Furthermore, with an increase in heating temperature, the apparent porosity, specific surface area, total pore volume, and amount of micropores showed good correlation and can divided into three stages: 1100–1200, 1200–1400, and 1400–1600℃. When the temperature was less than 1400℃, ash migration from the inner part mainly led to changes in the coke pore structure. When the temperature was greater than 1400℃, the pore structure evolution was mainly affected by the coke graphitization degree. The results of scanning electron microscopy, energy dispersive spectrometry, and ash content analyses also confirmed that the migration of the internal ash to the surface of the matrix during the graphitization process up to 1400℃ contributed to these changes.     

热管式生物质气化炉反应过程的理论分析

将高温热管技术应用于生物质气化过程,发明了一种新型气化装置--热管式生物质固定床气化炉HPBGF(Heat Pipe Biomass Gasification Furnace),以实现无空气生物质高温热解气化工艺.用化学计量关系研究以水蒸气为气化剂的生物质(秸秆)气化反应机理,根据气化产物推导出气化过程中理论上的总反应方程式.通过C-H-O物系平衡分析,确定温度在气化过程的重要性,得出高温热管的引入对气化产物组成的影响,为进一步研究奠定基础.     

喷旋管道式分解炉内燃烧、分解过程的CFD模拟

针对水泥分解炉内煤粉燃烧、生料颗粒分解过程共存的特点，提出了相应的计算模型与方法，以CFX4为基础。采用用户软件，二次开发出模拟该现象的工程计算软件，并以工业化中实际使用的5500t／d的喷旋管道分解炉为对象，计算分析了炉内的煤粉燃烧、生料分解率在空间上的变化规律。探讨了炉内的湍流速度场及高温火焰燃烧区域、空气组分、颗粒体积浓度等的空间分布特征，指出了进一步优化的方向。     

新型氧化铝矿浆烧成炉内热过程的数值模拟

在了解氧化铝矿浆干燥、烧成工艺及设备的基础上,针对中国铝业股份有限公司中州分公司开发的一种新的氧化铝矿浆干燥和烧成炉,建立了矿浆干燥、烧成炉内气固两相流的流动传热以及烧成过程的数学模型,就干燥、烧成炉运行参数及各几何参数进行优化计算,得出了炉内气固两相流动的速度场、温度场、压力场以及颗粒干燥和烧成反应时间,并分析讨论了喷口位置、喷口速度、颗粒雾化粒径等参数对氧化铝矿浆干燥、烧成工艺的影响.     

柴油机排气管内碳烟颗粒形貌变化过程分析

采集柴油机在不同工况下和排气管不同位置处的碳烟颗粒,通过透射电镜对碳烟颗粒形貌进行观测,采用image-pro plus软件统计分析碳烟颗粒的形貌特征参数,得到碳烟颗粒的分形维数.结果表明:随着平均有效压力的升高,碳烟颗粒的分形维数和尺寸增大,其形貌从简单的链状和支状向复杂的簇状和网状发展;在相同的平均有效压力下,采样点2处的碳烟颗粒的分形维数大于采样点1处,表明当碳烟颗粒在排气管中运动时,仍在通过碰撞、聚合和破碎等物理过程发生变化.     

718合金轴类锻件径向锻造工艺模拟

利用Forge模拟软件对718高温合金在径向锻造过程中温度场、等效塑性应变场、最高温度变化和散热情况进行了研究。在第一道次,坯料升温集中在表面至距离心部1/2半径处;第二道次后心部成为温度最高部位,且心部温度较之前趋于均匀,心部温度最终比初始温度升高约45℃;坯料最高温度在径向锻造过程中先升高而后略微降低;在所有散热形式中,热辐射是坯料散热的主要方式;对等效塑性应变的模拟发现,坯料在第二道次锻造后已被锻透。现场取样观察与模拟结果对比显示,模拟结果具有可信性。     

电弧炉粉尘直接还原炉渣氧化和脱硫能力计算热力学

电孤炉炼钢粉尘中含有多种重金属,若填埋弃置会对环境造成污染．将粉尘与还原剂碳粉混合制粒后返回电弧炉,并补充硅铁还原粉尘中难还原的金属,有价金属还原后回收于钢液中,不仅能生产不锈钢或特种钢,而且能保护环境．制粒时使用木质磺酸钙作为粘结剂,而木质磺酸钙中含有硫,可能影响钢材质量,影响程度取决于冶炼过程中炉渣的条件．经改变初始熔铁、球团、硅铁和石灰加入的量比关系进行实验,采用X射线荧光分析仪检测炉渣成分进行计算热力学研究,确定了1550℃时CaO-MgO-FeO-Fe     

沾车凹陷新生代盆地基底构造演化的物理模拟

为了弄清沾车凹陷的构造特征及演化过程,根据边界几何特征结合其动力学条件对其进行了一系列的平面构造物理模拟实验,结果表明:①沾车凹陷在新生界时期的运动方式以伸展为主,伸展方向为SN向;②不同走向的正断层是在同一伸展过程中形成的,曲折边界主断层主导了其内部次级构造的分布与产状,偶尔出现的逆断层是在伸展情况下形成的;③断阶带潜山多形成于主断层的内凹区,一般产生在主断层走向与伸展方向斜交地带,斜坡带上在外凸区易于残留而成潜山.