基于粒子图像测速技术的分银炉内速度场及湍流研究

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1、基于粒子图像测速技术的分银炉内速度场及湍流研究杨琦罗永光漆鑫施哲省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室云南驰宏锌错股份有限公司摘要：基于粒子图像测速技术(PIV)研究了分银炉内侧吹、底吹、顶吹3种喷吹方式的速度场分布及湍流动能。结果表明，在所有喷吹气量下，顶吹喷吹时熔池搅拌混匀时间远长于侧吹与底吹。底吹喷吹熔池平均运动速度相对于侧吹喷吹高25%'05%o对比底吹与侧吹，底吹喷吹下湍流动能远远大于侧吹喷吹，侧吹湍流动能为400500数量级，而底吹湍流动能为10万白万数量级。关键词：PN技术;分银炉；喷吹方式;速度场

2、;湍流动能;作者简介：杨琦，硕士研究生，研究方向为冶金反应工程学及多相流虚拟仿真。作者简介：施哲，教授，博士生导师。E-mail:zhcshi5757@sina..com0收稿日期:2017-03-22基金：云南省教育厅科学研究基金产业化培育项目(2016CYH07)STUDYONVELOCITYFIELDANDTURBULENCEFLOWINSILVER-MELTINGFURNACEBASEDONPARTICLEIMAGEVELOCIMETRYYANGQiLUOYong-guangQIXinSHIZheStateKey

3、LaboratoryofComolexNonferrousMetalResourcesClearUtilization;YunnanChihongZn&GeCo・、LTD;Abstract：Experimentalstudyondistributionofthevelocityfieldandturbuleneekineticenergyinsi1ver-meltingfurnacebasedonparticleimagevelocimctrywascarriedoutfor3kindsofinjectionmodes.

4、TheresuItsshowthat,underalltheinjectionvolumeinvestigated,thenmoltenpoolimmersiontimeoftop-blownisfarhigherthanthatofside-blownandthatofbottom-blown.Comparingtheaveragespeedofmoltenpool,bottom-blownis25%to105%higherthanside-blown.Incomparisonbetweenbottom-blownan

5、dside-blown,theturbulencekincticcnergyunderbottom-blowncambefargreaterthanthatofside-blown,theturbulencekineticenergyunderside-blownis400to500ordersofmagnitude,andtheturbulencekineticenergyunderbottom-blownis100000tomil1ionsofordersofmagnitude.Keyword：PIVtcchnolo

6、gy;s订vcr-mcltingfurnacc;injeetionmode;veloeityfield;turbulencekineticenergy;Received：2017-03-22现阶段，国内外大量企业对阳极泥冶炼设备进行了改造，豫光金铅、瑞典Outotec公司、隆斯卡尔贵金属冶炼厂、澳人利亚MTM集团等企业以及科研院所都对铅阳极泥处理工艺进行过大量研究，阳极泥处理工艺也百花齐放，有电解法、湿法、火法、湿法-火法联合工艺等。针对云南某企业现有分银炉冶炼铅阳极泥冶炼周期长、氧气利用率低、贵金属收得率低等问题，对现

7、有炉型单一顶吹的喷吹方式进行改造。在相似原理的基础上，采用粒子图像测速技术并辅以高速摄像系统考察分银炉体顶吹、底吹、侧吹3种喷吹方式对分银炉熔池搅拌与运动的影响，为现场生产与改造提供理论基础。PIV是ParticleImageVelocimetry（粒子图像测速技术）的缩写，粒子图像测速技术是一种全流场、瞬态、无接触的流体测试技术，其已成熟地应用于多相流动的研究及实际测试。PIV技术应用在有色金属冶金领域应用较少，对分银炉的相关论文及研究也相对较少。PTV技术在冶金领域的应用主要集中在钢铁冶金中的结晶器、中间包流场测量居

8、多。Xu等将PIV测速技术应用结晶器流场模拟中,研究了不同浸入式水口倾角角度对结晶器流场的影响。ThomasBG等比较了PIV技术等4种测量方法测量连铸板坏铸型流体速度的优劣。崔宝玉等利用P1V技术和CFD数值模拟研究了带空气柱的旋流器内流场。夏自根等利用PIV技术研究了艾萨炉顶吹浸没式熔炼熔池流体流场行为。蔡加武利