Physical Modeling of the Vacuum Circulation Refining Process of Molten Steel

The available studies in the literature on physical modeling of the vacuum circulation (RH, i.e. Ruhrstahl Heraeus) refining process of molten steel have briefly been reviewed. The latest advances made by the author with his research group have been summarized. Water modeling was employed to investigate the flow and mixing characteristics of molten steel under the RH and RH KTB (Kawasaki top blowing) conditions and the mass transfer features between molten steel and powder particles in the RH PTB (powder top blowing) refining. The geometric similarity ratio between the model and its prototype (a multifunction RH degasser of 90 t capacity) was 1:5. The effects of the related technological and structural factors were considered. These latest studies have revealed the flow and mixing characteristics of molten steel and the mass transfer features between molten steel and powder particles in these processes, and have provided a better understanding of the refining processes of molten steel.

面向烟气脱硫过程的膜接触器应用研究进展

工业化石燃料的广泛使用造成大量的含硫烟气排放,为了满足环境保护要求必须对烟气进行脱硫处理.膜吸收技术具有脱硫率高、传质效果好的特点,在烟气脱硫领域具有广泛的应用前景.本文以膜材料与膜接触器设计为主线,重点综述了膜接触器在烟气脱硫中的应用情况,分析不同吸收剂对膜吸收过程的影响;总结了无机膜、有机膜、混合基质膜在膜吸收脱硫方面的研究进展;汇总了膜接触器设计方法,以吸收过程阻力串联模型为基础建立相应膜材料与吸收过程的传质模型,利用模型对膜材料、膜组件、操作条件等进行优化.以期对烟气脱硫膜材料和膜接触器设计开发具有一定的参考价值.

基于混合模型的转子临界转速计算

采用集总参数和分布质量混合建模的方法,建立了转子-支承系统的力学模型,应用改进的Riccati传递矩阵法,综合考虑陀螺力矩、支承刚度、剪切变形等因素的影响,推导出了混合模型传递矩阵表达式,并在VB平台上编制了界面友好、操作简单、拓展性强的通用的转子临界转速计算程序。通过算例对程序的验证计算结果表明,混合建模方法计算结果精度高,算法正确,程序运行可靠。

塔板上流型变化对板效率影响的计算传质学

利用能够描述塔板上气液两相错流过程的流体力学模型 ,建立了同时模拟气液两相流动与传质过程的数学模型 ;通过对气液两相传质方程和流体力学模型方程的联立求解 ,计算得到了塔板上液相速度分布和气液两相浓度分布的数值解 ,考察了气相完全混合和气相部分混合两种条件下塔板上的气液两相浓度分布 。

新型垂直筛板(NWE VST)阶跃浓变传质混合池模型的研究

作者通过对新型垂直筛板（ＮｅｗＶＳＴ）的研究发现，该类喷射工况下工作的塔板，板上液体运动的推动力包括板上液面梯度及塔内气体动能．在此基础上推导出了适用于ＮｅｗＶＳＴ的传质效率模型并进行了实验验证．

RH上升管喷嘴数量及其布置对流动、混合与传质的影响

通过物理模拟测定了RH精炼过程的循环流量、钢包的均混时间、真空室内物料的平均停留时间及容量传质系数,重点分析了RH上升管内的提升气体用喷嘴个数及其布置对上述4个方面特性的影响.结果表明,提升气体用喷嘴个数及其布置对RH内钢水流动有很大的影响,循环流量随喷嘴个数和气泡行程的增加而增大,但均混时间、平均停留时随喷嘴个数和气泡行程的增加而减小.

旋流塔板传质模型研究

根据旋流塔板上的气液运动规律，建立气相二维定数混合池传质模型，并用ＣＯ_２－ａｉｒ／Ｈ_２Ｏ物系的传质试验结果进行验证，结果表明，模型计算值和实验值相当吻合。

大型反应精馏塔板上传质的二维定数混合池模拟

介绍了大型塔板涉及反应精馏的传质与操作过程,通过对塔板上液体流动分布以及化学反应过程的分析,建立了能够关联液体流速分布和化学反应的塔板液相浓度计算模型。最后将二维定数混合池模型与描述传质的微分方程联立,利用有限元法求解了大型反应精馏塔板上的液相浓度分布。

磁化甘蔗混合汁微滤过程中膜面吸附对传质模型的影响

为研究磁化甘蔗混合汁微滤膜分离过程,分析膜面吸附作用对传质过程的影响。以甘蔗混合汁为原料,研究了磁化甘蔗混合汁在微滤过程中质量传递模型。在不考虑膜表面层的吸附作用下,0.45和0.20μm陶瓷微滤膜分离的传质系数分别为-81.406和-83.130,回归方程的决定系数R2分别为0.921和0.920,P值分别为0.002和0.010;考虑膜表面层的吸附作用,0.45和0.20μm陶瓷微滤膜分离的传质系数分别为-323254.006和573281.937,吸附系数分别为0.995和0.994,回归方程的决定系数R2分别为0.939和0.999,P值分别为0.015和0.0008,可见,对于上述磁化条件和膜分离过程进出口操作压力差0.03~0.04 MPa,控制温度（35±1）℃,全回流试验条件下,膜面吸附作用对微滤膜分离过程传质模型影响显著（P〈0.05）。该研究有助于微滤膜分离设备的选型设计参数和操作条件的优化。

闭式涡轮转盘塔的传质数学模型

建立了闭式涡轮转盘塔（ Ｃ Ｔ Ｒ Ｄ Ｃ）的传质数学模型——简化的扩散模型，并用数值计算方法求得塔内浓度分布和传质系数 Ｋｏｄａ。计算结果与实验测定值相当吻合，说明模型能较好地反映 Ｃ Ｔ Ｒ Ｄ Ｃ 中的传质状况，可用于 Ｃ Ｔ Ｒ Ｄ Ｃ 塔高的设计计算。

液氮贮箱常压停放实验与数值仿真

为研究低温推进剂的常压停放过程,设计了可视化液氮贮箱实验系统。实验中研究充填率和环境温度对液氮汽化量的影响,并测量贮箱内流体和贮箱外壁面的温度随时间和位置的变化。实验得出贮箱常压停放过程,相变主要在壁面和气液界面产生,并且气枕区存在温度分层,距出口位置越近温度越高;而液体区温度基本一致,处于饱和状态。贮箱外壁面在轴向的温度分布显著不同,处于液体区壁面温度低。运用分子动力学推导出的HertzKnudsen公式作为气液相变的传热传质源项,并据实验测得温度边界条件,采用混合物模型对贮箱常压停放状态进行30 min的数值仿真。仿真得到结果显示体积汽化速率与实验数据的偏差在5%以内,液体区的温度仿真与实验的偏差在0.15 K左右。

超临界CO2流体萃取牡丹籽油工艺的研究

牡丹籽中含有丰富的脂肪酸。采用混合均匀设计法优化超临界CO2流体萃取牡丹籽油工艺,主要考察萃取温度、萃取压力、分离温度、分离压力、萃取时间以及原料装填量对牡丹籽油得率的影响。根据实验结果,建立模型方程,分析得到优化的工艺条件为:萃取温度45℃、萃取压力32 MPa、萃取时间2.8 h,分离温度35℃,分离压力11.5 MPa,原料装填量为187 g,在此条件下,牡丹籽油的得率达到19.54%。分别采用Esquivel和Nguyen两种萃取经验模型描述萃取过程,Nguyen模型能够很好地描述萃取过程,说明萃取过程为内扩散为控制,可近似为一级动力学传质-平衡过程。分析检测所得牡丹籽油成分发现,其中亚麻酸含量达到41.4%,亚油酸含量为27.4%,油酸含量为23.2%,总不饱和脂肪酸含量达到92.3%。

转炉底吹供气方式对熔池搅拌的影响

为探究复吹转炉底吹供气方式对转炉搅拌效果的影响,采用水模拟方法研究了转炉底吹流量分配比、切换频率及分组模式对渣-金界面传质与混匀的影响。实验结果表明:流量分配比、切换频率及分组模式都会使渣-金界面的传质系数与混匀时间发生改变。在连续模式下,底吹流量分配比选择4时,传质效果最优;流量分配比选择5时,混匀时间最小。在间隔模式下,底吹流量分配比选择3时,传质效果最优;流量分配比选择4时,混匀时间最小。传质系数随切换频率的增加而减小。流量分配比对连续模式传质系数的影响比间隔模式大,2种模式下混匀效果接近。连续模式下底吹会导致炉衬侵蚀不均,大流量侧会加速炉衬侵蚀和两相乳化过程,小流量侧则相反。

300t脱磷炉渣-钢界面搅拌与传质效果模拟

为达到良好的高效复吹效果,改善熔池搅拌情况,采用双指标(混匀时间和传质速率)研究了底吹布置方式对转炉吹炼过程中渣-钢界面搅拌与传质效果的影响。试验研究结果表明,最优布置方案为内8孔布置,此时渣-钢界面传质速率最大,混匀时间最小。大部分底吹布置的混匀时间与传质速率存在反比关系。从整体来看,内圈孔数越多,渣-钢界面传质速率越大,混匀时间越小。对于2-6分布,将底吹元件分布的内圈与外圈合并一起看,底吹元件分布得越均匀,则此布置的搅拌与传质效果越好。