顶吹搅拌混合过程气液两相流流型识别实验研究

采用竖直Y型玻璃管对贫化电炉顶吹还原油枪的气-液混合喷吹过程进行了水模型实验,并用高速摄像仪对实验中所产生的管内多相流流型进行了捕捉.基于灰度矩阵使用S形方法对两相流流型数字图像的时间序列灰度值进行数字特征提取,并采用无间隔及有间隔的平均周期法对采集到的流型进行特征分析.实验结果证明该方法可以有效地识别实验中产生的单气泡流、多气泡流、搅拌流及弹状流.

顶吹搅拌对不锈钢渣中铬回收的影响

在不锈钢钢包中开展顶吹氮气搅拌工艺试验,研究了顶吹搅拌的流量、时间以及钢液初始温度三个参数对炉渣中铬元素还原程度的影响,结果表明:顶吹搅拌可大幅提高炉渣中铬元素的还原程度,经10 min顶吹搅拌可降低至0.97%,已接近实验室条件下的w(Cr_2O_3)为0.7%。生产实践中在顶吹氮气搅拌时间为10 min,流量为300 L/min,钢液初始温度为1 475℃的条件下,炉渣中w(Cr_2O_3)平均值为0.87%,满足生产中对铬回收的要求。

顶吹搅拌液相流体的水模实验与数值模拟分析

采用水模型和VOF数学模型对浸没式气体顶吹搅拌液相流体分别进行实验与数值模拟,分析在不同喷吹条件下气泡在液相中的形变、运动及液相流体的流场特性。结果表明,随着气流量和喷管浸入液面深度的增加,气-液混合区域分布范围逐渐扩大,液面波动更剧烈;气流量越大、喷管浸入液面越深、液相温度越高,气泡运动对液相流体内部的搅拌作用越强,流体内部扰动越剧烈,液相流场域中的流场速度越大,其中,当气流量为2.0m3/h、喷管浸入液面深度为340mm时,其液相流场速度最大值达到1.18m/s。

顶吹浸没搅拌中液相混合过程的可视化

为了研究顶吹浸没搅拌中的液相混合过程,采用平面激光诱导荧光技术对顶吹浸没搅拌中的液相混合过程进行无干扰、可视化测量。利用平面混合均匀度U(t)和混合时间t_(95)分析不同条件下的液相混合效果。研究结果表明:在不同条件下,液相的混合过程具有较大差异性,提高空气流量和增加喷枪浸没深度均可有效减小液相的混合时间;当喷枪浸没深度较小时,反应器中液相的局部混合情况具有较大差异性,液相底部的混合时间大于液相上层的混合时间,提高空气流量和增加喷枪浸没深度可减小液相的局部混合差异性;当喷枪浸没深度较小时,荧光剂在液相底部注射会显著增加混合时间,增加喷枪浸没深度可使底部注射的混合时间与顶部注射的混合时间趋于一致,而底部注射时局部混合时间变化趋势与顶部注射时的变化趋势一致。