转炉环缝洗涤器两相流动阻力特性数值模拟

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1、第24卷第3期2008年6月天津理工大学学报JoURNALoFTLANJ矾I，NⅣERSITYoFTECHNOLoGYV01．24No．3Jun．2008文章编号：1673一095X12008)03-0058-05转炉环缝洗涤器两相流动阻力特性数值模拟李隆键8，余小东4，田晓虎6(重庆大学a．动力工程学院．b．机械工程学院，重庆400044)摘要：针对转炉煤气环缝洗涤器内复杂两相流动和换热问题建立了三维物理、数学模型，进行了大量的数值模拟计算，得到不同煤气流量、环缝行程以及水气比工况下转炉环缝洗涤器内多相流动和传热的阻力特性数据，揭示了转炉环缝洗涤器内多相流场特性和各个影响因素对

2、阻力特性的影响规律，推导出转炉环缝洗涤器阻力特性计算的经验关系式．关键词：转炉煤气；环缝洗涤器；两相流动；数值模拟中图分类号：TKl24文献标识码：ANumericalsimulationoftwo-phasenowintheannulargapscrubberofconVerterGasLILong-jian8，YUXiao—don矿，TIANXiao．hu“(a．CoUegeofPowerEngineerillg；b．CoUege0fMechanicalEngineering，ChongqingUIliversity，Chongqing4D0044，C王lina)Abst髓c

3、t：Thethreedimen8ionaltwoph勰enowandheattmnsfermodelintheannularg印sc山berofconvertergasw踮proposed，粕d山econespondingnumericalcomputati帅swerepe而册edforaseriesofopemtionconditio舾．Thenumericalcomputedresultsrevealedthetwoph鹊enowch啪cteristics粕dtlIee珏bctsofopemtionconditio珊such船g髓nowrate，shiftdisplaceme

4、nt0ftllescnlbberconeaJldtheratioofwater／g鹊ontllepressuredmpofthe咖ul盯gap8cmbber．Basedont11ecomputedresults，山edfectdiscipur面肌of‘iinbrentoperationconditiomontllepressuredropw鹪investigatedandthecor-respondingempiristiccriterionw衄obtajned．Keywords：converterg踮；a叩ulargap8cnlbber；伽o-ph鹊enow；numerical

5、simulation转炉炼钢是当今世界炼钢领域的主导工艺，转炉在吹炼时产生含有大量cO、cO：、氧化铁粉等的高温烟气，为了防止污染，回收能源，需对转炉烟气进行净化处理．由德国Lu晒一Bischof!f公司研制的转炉环缝洗涤塔系统，以它净化效率高、阻力小等特点在国内外引起关注，国内已在多家钢厂应用．该环缝洗涤塔系统的关键部件是环缝洗涤器，其主要功能包括两个方面，一是精除尘；二是系统压力调节．精除尘的主要作用是将经过洗涤塔上部粗除尘以后的煤气，通过加速气流雾化水滴进一步捕获煤气中的微细尘粒，通常10～20kPa的压差就可收稿日期：2008一Ol-20．第一作者：李隆健(1966一)，

6、男，教授，博士生导师保证煤气精除尘的目的．压力调节功能主要是适应炼钢期间不同工艺阶段对炉口压力稳定性的要求，保证炼钢炉内压力．由于转炉煤气环缝洗涤器内两相流动十分复杂，虽然定径文氏管(即喷管)内的单相流动的研究已经十分成熟，喷管的各种运行状态已为人熟知，但是，工程上涉及较多的文氏管内的气液两相流动和气固两相流动至今还没有一个较好的通用理论和计算式¨J．CaIvert【21对定径文氏管除尘器中做了奠基性的研究工作．BoUl31利用动量守恒和数值解法，对文氏管内的气液两相流动问题进行了研究．2008年6月李隆键，等：转炉环缝洗涤器两相流动阻力特性数值模拟·59·Placek和Pete

7、rs[41提出了新的模型，并在模型中列出了相关的变量，如几何形状、喉部速度、液气比、粒子分布等．认为含尘烟气的湿度、温度、以及喷液温度也是影响因素，它们分别改变烟气的饱和度和密度等参数，从而影响了在文氏管中的速度分布情况．鉴于Bischo￡f系统在国内推广的时间还不长，对其环缝洗涤部件的阻力特性还缺乏系统的研究．因此，要自主设计和开发此系统，必须掌握环缝洗涤器的阻力性能．1计算模型及控制方程1．1物理模型如图1所示为转炉环缝洗涤器的剖面结构．经粗洗后的煤气以及洗涤用的水由顶部的圆