专业级：课程名称：热工基础

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1、第15次课课题:冶金中的特殊流动（2学时）一、杓果的^^求1.了解气固两相流动的三种流动状态。2.了解料层7L隙度及料块比表面积的概念。3.掌握埃根方程的应用二、本课的重点、难点重点：埃根方程的应用。难点：埃根方程的推导及应用。三、作业思考题高炉强化冶炼措施之一：高压操作的理论依据？四、教参及教具《动量、热量、质量传输原理》高家锐主编重庆大学岀版社第7章冶金中的楙流动主耍介绍两相流动和热气体的流动。两相流动：气液两相，气•固两相共同存在时的流动。m：粒状的同体料块和由料块堆集的散料层，气川I两相流动可视为

2、气体通过料块或散料层的流动。举例：炼铁牛^过程的下降炉料与上升煤气的流动，喷粉气动输送过程。气•固两相流动的三种状态：气体自下而上流过单个料块（直径为么）料块重力：Gs=/7sg-y-d^N6料块浮力：Ga=pg---d^N6料块净卜-降力G=（ps-p）g~-d^N6气体对料块的拖丿j（对气体而言是摩擦阻力）：F=k.^v2.-.d；N24G>F料块于气流中下降固定料层流动炼铁咼炉、化铁炉；炼铜、炼铅、炼锡、炼鎳的鼓风炉G=F料块于原位不动流化料层流动铜精矿、锌精矿、锡精矿的氧化焙烧G

3、气动输送过程喷粉脱硫、高炉喷吹显然，当气固两相流动系统的作用力平衡条件改变时，可由一•种流动状态向另一种转变。7.1气体通过固定料层的流动目的：求解气体通过散料层的阻力损失，即气体通过散料层产生的压力降。方法：管束理论，将气体所通过的料层中不规则的孔隙通道看成由平行导管并联而成的管束，先按管束过流情况从理论上确左阻力损失或气流压降，再按料层特性因素由实验方法给以补正，确定出实际料层的压降公式。1.几个有关的定义④截面空速:CO4g将⑵、⑷代入⑴得:0飞(1一讥S°(l-劲⑸、(6)代入(7)将上式改写为A

4、P693通过实验确定/尸旋埃根(S.Ergun)等人通过大量的实验工作获得：fc=4.2/陀fc=0.292fc=4.2/Rec+0.292⑴⑵⑶⑷(5)(6)(7)⑻⑼①料层孔隙的当量直径D弋斗层孔隙的总体积；仏-4斗层孔隙的总表面积。②孔隙度：KLAAco=—==—匕厶54)—斗层总体积；—料层?L隙的总截面积；禺—斗层的总截而积；Y=vb+vs=>Vs=V厂％=(i-“I斗块的总体积。③料块的比表而积：单位体积料块所具有的孔隙表面积，以5俵示，贝IJAb=S.Vs=S.(-co)Va实际v=生A二

5、4=丄V。A1.埃根方程根据管般阻的解析式，Ap=^Lvp45(3J5)R可将作为管束看待的散料层压降表达为：AP=k•学j定阻力系数。AP=k“Lv°&(l®co"_k“S()(1_0)厶S()应(1-QQV()—修正阻力系数；Re严修正雷诺准数。“S()(l-Q)［层流区(Rec<2)V紊流区(7?ec>100)过渡区(2<7?ec<100)■将舲％代入(9)式，整理得：△P4.2“S；(1—0)2vo0.292°S°(1—0)v；=Fco3层流ax'奈流L均匀球形料块s0=-=2冷侏卜式得仏Rd3空

6、=150“(1「)％+1.75p(l严必埃根方程(11)Lds'Aco1.埃根方程的修正根据散料层的特性(料层的孔隙度缺料块的比表面积Sb)修止，还要考虑到料层围壁的影响。①料层7L隙度血与料块的形状、颗粒的组成、料块的排列方式有关。一般均由实验方法确定。②料块比表面积Sb及形状系数/均匀球形料块：s£d2二料块表而积—同体积球形料块表面积例如高炉炼铁的矿石、焦炭、石灰等都不是球形，都有一定的形状系数。均匀非球形料块：s°=$dp—司体积球体直径。粒度大小不等的屮球形料块：S。二=d狂j/gxjdi—平均

7、筛分直径；兀L质量分率，〃硒筛孔的平均直径。直径小刑m)5075WO125150175~360克质虽(g)060180270330360代入(10)式得:埃根方程的另一形式(12)AP_15O“f（i_Q）2vo2p九（1一劲必T~dWS%不易确定，/计算结果近似，较为实际的方法是以(10)式直接计算压降，而料块的So贝ij通过实盛确定。③围壁效应现象高炉上料时的口动筛分现象。边缘：Q大，气流多。【I心CO小，气流少。引起气流分布不均一1^1壁效应。通过实验得出围壁效/、'测■埃根方程的影响，由实验结果

8、口J知误差<10%围壁效应消除JD(容器直径)/ds(料块直径)>20[D/ds>50设计高炉时，应注意避免围壁效应=>矮胖型。4•埃根方程的应用高炉生产。例如：计算气体通过散料层的流量及压降、料层的透气性指数；分析气体压力对散料层压降的影响。①气体通过散料层的流量气体通过散料层一般为紊流状态，贝忡(10)式得半=0.292肉(宁卜O.292°So（l—e）料层结构一定气佑范量m/sTVapY'20.292qS（）（1—q）_