Топлогенерация


Категория на документа: Други


В общия случай външният диаметър на реакционната зона зависи от взаимното въздействие върху течността на газовата струя и възходящия газо-течностен поток. Но при вдухване във ваната на газ, който се асимилира добре от теността (например кислород в метал), по-голяма част от от газа се поглъща от ваната в долната част на ямата, поради което възходящия газо-течностен поток практически не се образува и зоната на продухване се формира само под въздействието на газовата струя с течността. В този частен случай диаметърът на реакционната зона се изчислява по формулата

(5-4)

където d е диаметърът на реакционната зона, m;

- коефициентът на проникване, равен на отношението на статичното налягане на дъното на каверната и динамичното налягане на струята при влизането й в течността;

wx - скоростта на газа при влизане в слоя m/s;

и са съответно плътностите на газа при влизане в слоя и на дъното на каверната.

При вдухване във ваната на газ, който не се асимилира или се асимилира лошо, диаметърът на реакционната зона е по-голям. За газ, който не се асимилира, той се определя по формулата

(5-5)

По такъв начин диаметърът на реакционната зона във всички случаи независимо от степента на асимилиране на газае пропорционален на стойността на Ar, което показва, че характерът на взаимодействие на каквито и да е газове с течност е качествено еднакъв.

От уравненията (5-2) - (5-5) се вижда,че изменението на параметрите на продухване оказва по-силно влияние на дълбочина на проникване на струята в течността отколкото върху големината на диаметърът на зоната на продухване. Изменението на диаметърът на фурмата слабо влияе върху геометрията на зоната на продухване, като при отдалечаване на фурмата от повърхността на ваната дълбочината на реакционната зона намалява.

Всичко това се използва широко в практиката на конвекторния процес, където управлението на процеса се осъществява чрез изменение на положението на фурмата по отношение нивото на стопилката.

5.3. ПОДАВАНЕ НА ГАЗ ПРЕЗ ФУРМА, РАЗПОЛОЖЕНА ПОД НИВОТО НА ТЕЧНОСТТА

В металургията се използват различни начини на разполагане на фурмите. Например при продухване на ваната на мартенова пещ с кислород фурмите най-често се спускат в стопилката отгоре, в конвекторното производство се използват методи за подаване на кислород и други газове в стопилката през фурми, които са разположени на в дъното на конвектора, а в цветната металургиясе използват широко конвектори и пещи за обедняване на шлаката (за извличане на полезния компонент от шлаката), в който фурмите са поставени на страничните стени. Начинът на разполагане на фурмите не оказва съществено влияние върху характера на взаимодействие на газа с течността и върху структурата на зоната на продухване, но той оказва съществено влияние върху стойността на газовия поток, при която настъпва пробив. При еднаква дълбочина на разполагане на фурмите в течността, при увеличаване на скоростта настъпва пробив най-напред при дънно разполагане на фурмите, а след това - при странично и още по-късно при продухване отгоре. При постепенно увеличаване на разхода на газ през дюзите се наблюдават различни режими на изтичане в течността. При малки скорости на изтичане в изхода от дюзата периодично се образуват газови мехури, размерите, формата и честотата на откъзване на които зависят от разхода на газ, диаметъра на дюзата, свойствата на течността и метода на разполагане на фурмата. За металургичните стопилки честотата на откъсване на мехурите е 5 - 10 Hz. При подаване на газ през фурма отгоре вследствие на противоположното въздействие на газовия импулс и изтласкващите силимехурът се сплесква. При подаването на газ през дънна фурма се наблюдава обратната картина - формиращият се на изхода на дюзата мехур се разтяга нагоре, а при странично разположена на фурма се притиска към фурмата и разтяга нагоре.

При увеличаване на скоростта на газа настъпва преходен режим на изтичане, при който в изхода на фурмата се образуват газови обеми със сложна форма и различни размери, които се откъсват с честота 10 - 15 Hz от дюзата на фурмата. При по-нататъшно увеличаване на скоростта на изтичане на газа преходния режим се сменя със струен, при който се формира зона на продухване, която включва устойчива газова струя, реакционната зона, която е запълнена с двуфазен поток на газ и капки течност, и накрая зона на барботаж на мехури (фиг.5.2). При вдухване в течността на газ, който се асимилира от течността, размерите на зоната на газов барботаж намаляват с увеличаването на степента на асимилиране. Накрая тази зона може да изчезне напълно.

Дължината на струята се опредля от нейния импулс и от налягането на течността на нивото на входния отвор на фурмата
фиг.5.2. Схема на зоната на продухване при подаване на газ, който не се асимилира, през потопена фурма


където е безразмерен комплекс, числено равен но отношението на плътността на потока на газовия импулс към налягането на течността в изхода от фурмата;

hτ - височината на слоя течност над изходния отвор на фурмата, m;

- относителната дълбочина налягането на течността на нивото на входния отвор на фурмата под нивото на течността.

Диаметърът на струята е равен на диаметърат на изходния отвор на фурмата и не се изменя по дължината на струята. По това газовата струя в течност принципно се различава от свободната потопена струя, която, както е известно се разширява.

При вдухване в течност на газ, който се асимилира, размерите на зоната на продухване и нейната конфигурация се определят от взаимодействието на газовата струя и възходящите газотечносни потоци в зоната на барботаж на мехурите. В този случай дължината на зоната на продухване при хоризонтално разположение на фурмата се определя от формулата

(5-7)

Тъй като от (5-7) следва, че надлъжният размер на зоната на продухване се определя от инерционните сили на газзовата струя и изтласкващата сила на течността.

Диаметърът на зоната на продухване може да се определи по формулата

(5-8)

Съпоставянето на (5-7) и (5-8) показва, че диаметърът на зоната на продухване зависи от дълбочина на потапяне на фурмата под нивото на повърхността, а нейната дължина не зависи от този параметър. Съотношенията (5-7) - (5-8) се използват за изчисляване на параметрите на зоната на продухване през хоризонтална зоната на продухване зависи от дълбочина на потапяне на фурма при изменение на безразмернита параметри в следните граници: 0.61 ≤ G ≤ 50; 4 ≤ H ≤ 20. Като се отчете, че принципно характерът на взаимодействие на газа с течността не зависи от начина на поставяне на фърмите, дадените формули може да се използват също така и за изчисляване на параметрите на зоната на продухване при горно и дънно разположение на фурмата. Разбира се, всичко казано е вярно само за режима на движение на газ преди образуване на пробив.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Топлогенерация 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.