第4章冶金中動量傳輸

1、第第4章章 冶金中的動量傳輸冶金中的動量傳輸*第4章 冶金中的動量傳輸1兩相流動氣-液兩相氣-固兩相第第4章章 冶金中的動量傳輸冶金中的動量傳輸*第4章 冶金中的動量傳輸2固相：粒狀的固體料塊和由料塊堆集的散料層，氣-固兩相流動可視為氣體通過料塊或散料層的流動。 第第4章章 冶金中的動量傳輸冶金中的動量傳輸*第4章 冶金中的動量傳輸3料塊重力料塊重力： 料塊浮力料塊浮力： 料塊凈下降力料塊凈下降力： 氣體對料塊的拖力氣體對料塊的拖力（對氣體而言是摩擦阻力） ： 3SSd6gGsN N 3ad6gGs3Sd6g)(GsN 22d4v2kFsN 第第4章章 冶金中的動量傳輸冶金中的動量傳輸*第4章

2、 冶金中的動量傳輸4GF料塊于氣流中下降煉鐵高爐、化鐵爐等豎爐（氣體在料塊空隙）GF料塊于原位不動GF料塊隨氣流上升沸騰狀態(tài)（料塊懸浮于氣流中）噴粉脫硫、高爐噴吹固定料層流動流化料層流動氣動輸送過程第第4章章 冶金中的動量傳輸冶金中的動量傳輸*第4章 冶金中的動量傳輸5第第4章章 冶金中的動量傳輸冶金中的動量傳輸*第4章 冶金中的動量傳輸6l熱氣體熱氣體(煙氣煙氣)的流動的流動l可壓縮性氣體的流出可壓縮性氣體的流出噴嘴噴嘴l氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動*l氣體通過流化料層的流動氣體通過流化料層的流動*主要內(nèi)容爐內(nèi)氣體流動的特征：（1）爐內(nèi)氣體為熱氣體。 （2）受大氣浮力影響。a

3、gttag4.1 4.1 熱熱氣體（煙氣）的流動氣體（煙氣）的流動*第4章 冶金中的動量傳輸71、熱氣體的壓頭、熱氣體的壓頭單流體伯努利方程式 constv21zg2PJ/m3或Pa單位體積流體 靜壓能 位能 動能 靜壓 位壓 動壓熱氣體 相對值 靜壓頭 位壓頭 動壓頭 容器內(nèi)單位體積熱氣體所具有的能量與外界單位體積大氣所具有的能量之差。以h表示，單位J/m3或Pa。壓頭：壓頭：4.1.1 4.1.1 熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸81）熱氣體的位壓頭熱氣體的位壓頭hg 單位體積熱氣體所具有的位能與外界同一平面上單位體積大氣所具有的位能之差。gHha

4、gg)(變化規(guī)律： 位能 上方氣體下方氣體位壓頭 上方氣體下方氣體（基準(zhǔn)面取在上方）gHhgag)(4.1.1 4.1.1 熱熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸92）熱氣體的靜壓頭熱氣體的靜壓頭hs 變化規(guī)律：單位體積熱氣體所具有的靜壓能與外界同一平面上單位體積大氣所具有的靜壓能之差。 agspph靜壓能 上方氣體下方氣體4.1.1 4.1.1 熱熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸103）熱氣體的動壓頭熱氣體的動壓頭hd單位體積熱氣體所具有的動能與外界單位體積大氣所具有的動能之差。 222121aaggdvvh0av2

5、21ggdvh4.1.1 4.1.1 熱熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸112 熱氣體靜力平衡方程熱氣體靜力平衡方程2gaM1gaMH)(pH)(p21ggg22g1s1hhhhs1-1面上的表壓力： 1gaMMH)(pp01g2-2面上的表壓力： 2gaMMH)(pp02g4.1.14.1.1 熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸123、熱氣體管流伯努利方程、熱氣體管流伯努利方程21212)(2)(222211-LgMgagMgahvpgHvpgH2-1222111Ldsgdsghhhhhhh雙流體伯努利方程式 4

6、.1.1 4.1.1 熱熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸13位壓頭位壓頭動壓頭動壓頭壓頭損失壓頭損失靜壓頭靜壓頭壓頭轉(zhuǎn)換關(guān)系？ 物理意義：能量守恒的體現(xiàn)物理意義：能量守恒的體現(xiàn) 4.1.1 4.1.1 熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸144 熱氣體管流阻力損失計算熱氣體管流阻力損失計算)1(222002tvkvkPLN/m2（1）摩擦阻力損失hL （2）局部阻力損失hr （3）熱氣體自上而下流動時的位壓頭hg由下向 上的位壓頭hg（4）動壓頭增量 dLkLk查表dh4.1.1 4.1.1 熱熱氣體（煙氣）的流動規(guī)

7、律氣體（煙氣）的流動規(guī)律*第4章 冶金中的動量傳輸155、孔口出流（爐門溢氣）、孔口出流（爐門溢氣）設(shè)爐門高為H，寬為B，在高度Z處取薄層dz，其面積為Bdz 按兩氣體靜力平衡方程，爐內(nèi)外氣體壓力差為gZPP1221通過Bdz截面氣體的溢出量為 dzgZBdz112121v2.)PP(2Bdq1122.32qgHBHvm3/s思考微正壓操作？ 4.1.1 4.1.1 熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律熱氣體（煙氣）的流動規(guī)律排煙系統(tǒng)：從爐尾到煙囪底部。 常用的排煙裝置：煙囪、噴射器、風(fēng)機等 1、煙囪類型、煙囪類型 4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸172H2閘板閘板換熱器換熱器加

8、熱爐加熱爐2331煙囪工作示意圖煙囪工作示意圖4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸182、煙囪工作原理、煙囪工作原理 將基準(zhǔn)面取在上方，列2-3截面兩氣體伯努利方程：32333222sgsghhhhLddhhh簡化條件：靜止： 0h2d0h3d0h32L出口： 03gh0h3s0hh22sg22sghhM2sph2g)(HpgaM2理論抽力 Pa4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸19實際抽力 32232)(hpgM2Lddhhh32LdgaVhh)(Hhg能夠克服煙氣從爐尾到煙囪底部的總阻力損失 Lh4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中

9、的動量傳輸204.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸213、煙囪計算、煙囪計算設(shè)計計算：煙囪高度、直徑 校核計算：能否滿足排煙的要求 )()(132LdVgahhhgH1）煙囪直徑計算2）煙囪實際抽力hV計算3）煙囪動壓頭增量hd計算4）煙囪內(nèi)阻損 計算32Lh5）空氣及煙氣密度計算6）煙囪高度計算4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸22（1）煙囪直徑計算出口直徑 2303V4q0dv03304dvqVmv03規(guī)定出口速度，24 m/s 過小，直徑 ，倒風(fēng)現(xiàn)象。過大，直徑 ，阻力損失 ； 底部直徑 32)5 . 13 . 1 (dd 2202V4q0d

10、v220204vdqVm/s 4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸23（2）煙囪實際抽力hV計算LVhh)3 . 12 . 1(（3）煙囪動壓頭增量hd計算)2731(2)2731(22220202302032223tvtvvvhggd底部溫度t2已知，出口溫度 Ht23t煙囪每米溫降，磚12，金屬34，磚襯金屬22.5 /m H假設(shè)煙囪高度 2)3025(HdVhH2034.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸24（4）煙囪內(nèi)阻損 計算32Lh)2731(202, 032pcgcppcLtvdHh 磚砌煙囪取0.050.06tcp煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度

11、dcp煙囪的平均直徑 pcv0煙囪內(nèi)煙氣的平均速度 式中 232tttpc232dddcp2cp0,04cpVdqv4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸25（5）空氣及煙氣密度計算27310aaat27310cpggt（6）煙囪高度計算)()(132LdVgahhhgH%5-HHH否則重新計算直至滿足要求為止。校核計算： 實計HH滿足要求4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸26注意：注意： 1）幾個爐子合用一個煙囪，煙囪抽力 maxLVh)3 . 12 . 1(h總煙氣量之和 0Vq2）燃料消耗量有變化時，按最大燃耗產(chǎn)生的煙氣量計算。3）空氣密度 ，

12、 全年該地區(qū)最高氣溫計算aat4）氣壓校正 P當(dāng)?shù)卮髿鈮?)hhh(PPg)(1H32LdV0ga5）環(huán)境保護4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸27影響煙囪抽力的因素：影響煙囪抽力的因素： 主要取決于主要取決于 g)(HhgaV1） HVh2） 3）漏入冷空氣，煙氣溫度 4） 2tcptgVh點火初期 白天 冬季 夏季 4.1.2 4.1.2 煙囪煙囪*第4章 冶金中的動量傳輸282022-1-19294.2 4.2 可壓縮性氣體的流出可壓縮性氣體的流出噴嘴噴嘴 在實際工程問題中，常遇到壓力差比較大的情況，此時氣體的密度會隨壓力的變化而變化，即氣體為可壓縮性氣體，它的流

13、動規(guī)律與不可壓縮性氣體有很大的區(qū)別。4.2.1 4.2.1 氣體的音速與馬赫數(shù)氣體的音速與馬赫數(shù)*第4章 冶金中的動量傳輸301 1、音速、音速 聲音在介質(zhì)中的傳播速度亦為弱擾動波在介質(zhì)中的傳播速度。l弱擾動 壓力的擾動使壓力產(chǎn)生一個微小的變化，從而使密度產(chǎn)生一個微小的變化，當(dāng)氣體中某一點出現(xiàn)弱擾動時,振源便對其周圍介質(zhì)產(chǎn)生壓縮作用，并以平面波的形式依次傳遞下去從而形成聲波，聲音的傳播速度即音速。4.2.1 4.2.1 氣體的音速氣體的音速2022-1-1931微弱擾動波面 (b) 微弱擾動波的傳播由連續(xù)性方程 (d )(d )aA aA由動量方程 (d )(d )pApp AaA aa活塞P

14、+dp+dT+dTaPTV=0dv(a)PTa微弱擾動波面a-dvP+dp+dT+dTA4.2.1 4.2.1 氣體的音速氣體的音速*第4章 冶金中的動量傳輸32方程聯(lián)立整理得：padd2padd通過微弱擾動波的傳熱量極小，接近于絕熱過程。因此，微弱擾動波傳播的熱力學(xué)過程可看作等熵過程。 sd dpa4.2.1 4.2.1 氣體的音速氣體的音速2022-1-1933kRTPkddpa 對等熵過程有：對等熵過程有：CpkkRTpkd dp4.2.1 4.2.1 氣體的音速氣體的音速2022-1-1934u注意：音速是一瞬時值。uK:絕熱指數(shù)，僅與氣體的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)， 單原子氣體 k=1.6 雙原

15、子氣體 k=1.4 （氧氣等） 多原子氣體 k = 1.3 (過熱蒸汽等） 干飽和蒸汽 k = 1.135 R 氣體常數(shù) R = 8314 / M /(Sk) M ：氣體的分子量，不同的氣體R不同。2022-1-19354.2.1 4.2.1 氣體的音速氣體的音速Mak R T2 、 氣體的馬赫數(shù)流場中某一截面的流速與當(dāng)?shù)貤l件下的音速之比叫馬赫數(shù)，用符號M表示： 據(jù)M值的大小可將氣體的流動分為以下幾種類型：uM 1 （V a) 為不可壓縮流體的流動 uM 1 （ V a ) 為亞音速流動uM = 1 （ V = a ) 為 音速流動uM 1 （ V a ) 為超音速流動一般認(rèn)為：當(dāng)M 0.3

16、時為不可壓縮氣體: =const當(dāng) M 0.3 時 const ，為可壓縮氣體。4.2.2 4.2.2 一元一元恒定等熵氣流的基本方程恒定等熵氣流的基本方程2022-1-1936l高速氣體流動的簡化假定：流體作一維穩(wěn)定流動在流動截面上，流體的物理性質(zhì)均勻，為截面平均值流體作絕熱可逆流動，即等熵流動噴管的進口圓順，不使氣流出現(xiàn)縮脈現(xiàn)象重力作用忽略不計流體為一種具有恒定比熱（CP不變）的理想氣體2022-1-19371 、連續(xù)方程、連續(xù)方程0)(vAd取對數(shù)進行微分，則有0AdAvdvd4.2.2 4.2.2 一元一元恒定等熵氣流的基本方程恒定等熵氣流的基本方程4.2.2 4.2.2 一元一元恒定

17、等熵氣流的基本方程恒定等熵氣流的基本方程pkkpcccpRcTcivpppp12022-1-19382、 動量方程動量方程依穩(wěn)定流動歐拉方程的微分形式（忽略重力影響）： 0 vdvdp3、 狀態(tài)方程狀態(tài)方程RTp在等熵過程中，常數(shù)kp 常數(shù)212vpkk22222211vivi22112212:1212kpvkpvkk或2022-1-19394.2.2 4.2.2 一元一元恒定等熵氣流的基本方程恒定等熵氣流的基本方程)(1121000kkppkkv 211122112112vpppkkv4 、氣流速度的計算、氣流速度的計算據(jù)此式在已知容器內(nèi)的滯止參數(shù)P0、0、T0時可求出截面上的壓力達到P時的

18、速度，也可反算。l氣流速度氣流速度將能量方程和絕熱方程聯(lián)立求解即可得截面上的速度計算式：2022-1-19404.2.2 4.2.2 一元一元恒定等熵氣流的基本方程恒定等熵氣流的基本方程00)1(21)12( kpkAAvMkk 各種氣體的臨界參數(shù)值可查相關(guān)資料l質(zhì)量流量質(zhì)量流量 l臨界速度臨界速度 用臨界參數(shù)比代入上式可得臨界流速：0001212RTkkpkkav 4.2.3 4.2.3 一元恒定等熵氣流的基本特性一元恒定等熵氣流的基本特性2022-1-1941常數(shù)220viiT0 =常數(shù)常數(shù)l滯止參數(shù)在整個流動過程中都保持不變，此時，M=0，氣體的焓最大， T0亦為最大。1 、滯止?fàn)顟B(tài)、滯

19、止?fàn)顟B(tài)l流動中某截面速度等于零（處于靜止或滯止?fàn)顟B(tài)），則此斷面上的參數(shù)稱為滯止參數(shù)，用下角標(biāo)“0”表示。如p0，0，T0分別稱為滯止壓力（總壓）、滯止密度和滯止溫度（總溫）。如高壓氣罐中的氣體通過噴管噴出，此氣罐內(nèi)的氣流速度可以認(rèn)為零，氣罐內(nèi)的氣體就處于滯止?fàn)顟B(tài)。4.2.3 4.2.3 一元恒定等熵氣流的基本特性一元恒定等熵氣流的基本特性*第4章 冶金中的動量傳輸42200012iTviTi10210021kkkkivTTpp1102110021kkivTT4.2.3 4.2.3 一元恒定等熵氣流的基本特性一元恒定等熵氣流的基本特性2022-1-1943氣體的流速等熵地變?yōu)楫?dāng)?shù)匾羲贂r所對應(yīng)的狀

20、態(tài)叫臨界狀態(tài)，此時所處的截面叫臨界截面。臨界參數(shù)用上標(biāo)“”來表示如：P *、T * 、a * 、i*、 * 等。 由于臨界參數(shù)在流動過程中保持不變，故可作為另一種參考狀態(tài)。2、臨界狀態(tài)、臨界狀態(tài)aa當(dāng) = 記為22200121aaaikk則 有120kTT1012kkkpp11012kk4.2.3 4.2.3 一元恒定等熵氣流的基本特性一元恒定等熵氣流的基本特性2022-1-1944a當(dāng)時（如空氣，氧氣），代入以上各式可得:*0000.5280.6340.833pTpT3、 極限狀態(tài)極限狀態(tài) 如果一元恒定等熵氣流某一截面上的氣流速度達到最大值。p0，分子熱運動停止了。當(dāng)然極限狀態(tài)實際上是達不到

21、的，但在理論上是有意義的。 02max2iv0000max12122RTkkpkkiv4.2.3 4.2.3 一元恒定等熵氣流的基本特性一元恒定等熵氣流的基本特性2022-1-1945 ddpavdvdAdA201 1 0222222MvdpddpvvdpdvdpvdvdAdAvdpvdvvdvdp可導(dǎo)得動量方程：由連續(xù)性方程：4、 氣流參數(shù)與流通截面的關(guān)系氣流參數(shù)與流通截面的關(guān)系4.2.3 4.2.3 一元恒定等熵氣流的基本特性一元恒定等熵氣流的基本特性*第4章 冶金中的動量傳輸461 )(1 1 22MvdvdpvdvdvdvvdvdvvdvdAdA同理可見，亞音速可見，亞音速,欲使欲使v

22、 要用漸縮要用漸縮 超音速欲使超音速欲使 v 要用漸擴要用漸擴 臨界截面臨界截面1,*MavAA4.2.3 4.2.3 一元恒定等熵氣流的基本特性一元恒定等熵氣流的基本特性 2022-1-1947dA0dP0M1dA0dv0dP0M0dv0dA0dv0M1截面積變化對流速和壓力的影響2022-1-19484.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴噴嘴的形式有兩種：亞音速流或音速流噴管（漸縮管漸縮管）和超音速流噴管（拉瓦爾管拉瓦爾管）。1、漸縮管 所謂設(shè)計工況是指氣體噴出口的壓強等于外界的壓強，噴管的工作特性是指工作壓力偏離了設(shè)計條件時噴管工作狀態(tài)的變化特征，討論工作特性的目的在于：u 在設(shè)計噴管時據(jù)給定

23、的條件中如何選擇設(shè)計參數(shù)u 噴管工作時，據(jù)噴管的尺寸，合理的確定供給壓力。2022-1-19494.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴PePbLP0 0漸縮管是逐漸收縮的噴管，如圖所示；無論是不可壓縮流動還是可壓縮流動，氣體的流速將逐漸加速。漸縮噴管的工作特性：4.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴2022-1-1950 壓縮空氣(k=1.4)由貯氣罐經(jīng)收縮形 管嘴進入工作室（背壓室、反壓室），氣罐的原始壓力為P0（滯止壓力）噴管出口處的壓力為Pe ，反壓室的壓力為Pb，圖b和圖c分別為M和和壓力比P/P0沿管長方向的變化。 據(jù)壓力比的情況，收縮形管嘴的工作狀況可分為以下種： 工況1： 1，當(dāng)壓力比Pb

24、/P0 .0528時，噴管內(nèi)的速度v隨L的增加而增加，壓力比逐漸下降，噴管出口處的速度達最大值。但小于音速。為亞音速流，M 1，如圖b,c中的1，24.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴2022-1-1951PePbLP0 0LM10工況工況1工況工況21234.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴2022-1-1952PePbLP0 0P/P0L00.5281工況工況2工況工況11234.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴2022-1-1953當(dāng)壓力比Pb/P0在出口處等于0.528時，出口處的速度等于音速，即: M=1 ，圖中的曲線3，此時的Pe=Pb 。 工況2，當(dāng)壓力比Pb/P0 Pb ，氣流離開噴管時，

25、在壓力差PePb 的作用下，氣體向外膨脹加速，產(chǎn)生膨脹波，隨氣流的膨脹，靜壓下降，密度減小，流速增加，管外將產(chǎn)生超音速氣流。 當(dāng)流股的壓力等于背壓Pb時由于氣流的慣性作用膨脹過程不能立即停止，氣流內(nèi)將出現(xiàn)過度膨脹的狀況。4.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴2022-1-1954)(1121000kkppkkv 當(dāng)氣流壓力降至低于背壓Pb時，氣流在Pb 的作用下開始壓縮，氣流的速度降低，密度增加，流股截面收縮。至某一截面時，氣流將再次出現(xiàn)膨脹加速過程。 收縮形管嘴的流速和質(zhì)量流量u流速：2022-1-19554.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴00max101000max12)12()(112 pkkv

26、kppppkkavvkkkk 而而00) 1(21)12(kpkAAvMvAMkku最大流速：u質(zhì)量流量：2022-1-19564.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴2、拉瓦爾管、拉瓦爾管 如果要獲得超音速氣流，除了要有必要的壓力差外，還要用收縮擴張形管嘴，即拉瓦爾管，拉瓦爾管的結(jié)構(gòu)如圖所示：2022-1-19574.2.4 4.2.4 噴嘴噴嘴l獲得超音速氣流的充要條件獲得超音速氣流的充要條件u如果氣流的壓力比大于臨界壓力比，則氣流在拉瓦爾管內(nèi)的流動相當(dāng)于不可壓縮氣體的流動。拉瓦爾管相當(dāng)于文氏管，即文丘里管。u如果氣流的壓力比小于臨界壓力比，但不是采用的拉瓦爾管而是收縮管，則氣體的流出相當(dāng)于漸縮管

27、的第3種情況。p上下游要有足夠的壓力差；如對于k=1.4的氣體， P/P00.528p 要用收縮擴張形管嘴（拉瓦爾管）目的目的方法方法求解氣體通過散料層的阻力損失，即氣體通過散料層產(chǎn)生的壓力降。 管束理論，將氣體所通過的料層中不規(guī)則的孔隙通道看成由平行導(dǎo)管并聯(lián)而成的管束，先按管束過流情況從理論上確定阻力損失或氣流壓降，再按料層特性因素由實驗方法給以補正，確定出實際料層的壓降公式。4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸581基本概念 料層孔隙的當(dāng)量直徑： bbkAV4D Vb料層孔隙的總體積；Ab料層孔隙的總表面積 孔隙度：00bAAALALVVa

28、Va料層總體積；A料層孔隙的總截面積；A0料層的總截面積aaaV)1 (VVVVVVbSSbVS料塊的體積 4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸59 料塊的比表面積：單位體積料塊所具有的孔隙表面積，以S0表示，則abAV)1 (SVS0s0 截面空速： 0v0Aqv 實際 Aqvv1AAvv0000bAAALALVVaabAV)1 (SVS0S0bbkAV4D )1 (S4V)1 (SV4D00kaa4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸602、埃根方程管流摩阻 2RLv8P散料層壓降表達為： 2

29、kDLvkPk待定阻力系數(shù)1AAvv00)1 (S4D0k2kDLvkP32200)1 (SLvkP4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸6132200)1 (SLvkP002003v)1 (Sk1PvLS1P2003vLSfC)1 (SvRe00C修正阻力系數(shù) 修正雷諾數(shù) CCRekf 實驗確定 4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸62292. 0Re2 . 4f)100Re2(292. 0f)100Re(Re2 . 4f)2Re(CCCCCCCC過渡區(qū)紊流區(qū)層流區(qū)紊流層流320030220v)

30、1 (S292. 0v)1 (S2 . 4LP均勻球形料塊： d6R3RR4S3203203202dv)1 (75. 1dv)1 (150LP埃根方程4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸633、埃根方程的修正 料層孔隙度與料塊的形狀、顆粒的組成、料塊的排列方式有關(guān)。一般均由實驗方法確定。 料塊比表面積S0及形狀系數(shù)均勻球形料塊： d6S0同體積球形料塊表面積料塊表面積均勻非球形料塊： pd6S0dp同體積球體直徑 粒度大小不等的非球形料塊： d6S04.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸64320

31、32022dv)1 (75. 1dv)1 (150LP埃根方程另一種形式d6S0紊流層流320030220v)1 (S292. 0v)1 (S2 . 4LP代入n1iiidx1d平均篩分直徑；xi質(zhì)量分率，di兩篩孔的平均直徑 4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸65直徑小于(m)5075100125150175360克質(zhì)量(g)060180270330360 圍壁效應(yīng)現(xiàn)象：高爐上料時的自動篩分現(xiàn)象。邊緣： 大，氣流多 中心：小，氣流少 引起氣流分布不均圍壁效應(yīng)4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳

32、輸66圍壁效應(yīng)消除誤差料塊直徑容器直徑50dD%1020)(d)(DSS高爐發(fā)展趨勢矮胖型通過實驗得出圍壁效應(yīng)對埃根方程的影響，由實驗結(jié)果可知：4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸674、埃根方程的應(yīng)用、埃根方程的應(yīng)用氣體通過散料層的流量散料層的透氣性指數(shù)氣體壓力對料層壓降的影響4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸68 氣體通過散料層的流量氣體通過散料層一般為紊流狀態(tài) 2030v1S292. 0LP 2121030LP)1 (S292. 0 v)1 (292. 003DSk料層結(jié)構(gòu)一定 2121

33、0LPkv D氣體流量 2102100LPAkAvq Dvm/sm3/skD料層滲透系數(shù)，由實驗確定。 4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸69 散料層的透氣性指數(shù)說明散料層氣體流量與壓降的特征關(guān)系 32032022dv)1 (75. 1dv)1 (150LP1L75. 1dPv3201L75. 1AdPq3202v或 1Pq32vkL75. 1Ad20kP2vq料層的透氣性指數(shù) 4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸70 氣體壓力對料層壓降的影響氣體在較高的壓力下流過散料層時， const222

34、212PPHkPPP200030vP)1 (S292. 0kvqvkPPPPk022，一定，料層結(jié)構(gòu)一定，不變，變，料層結(jié)構(gòu)一定，流量不強化冶煉措施？ 高壓操作 4.3 4.3 氣氣體通過固定料層的流動體通過固定料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸714.4 4.4 氣氣體通過流化料層的流動體通過流化料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸721、流化機理、流化機理區(qū)域I（OB段）：固定料層流動 孔隙度不變 OA層流區(qū)： 0vP AB紊流區(qū)：20vP 區(qū)域II（B-C-D段）： 料層膨脹段 點，最高，孔隙度，量，料塊重新排列：消耗能CCDBCPP料層流化速度與壓降的關(guān)系料層流化速度與壓降的關(guān)系區(qū)域

35、III（D-E段）： 流化料層流動PP，孔隙度氣體流過沸騰的床層， 略有增加區(qū)域IV（E點以后）： 氣動輸送過程B點稱為膨脹點或流化臨界點，氣體流速為流化臨界速度 D點稱為流化開始點，氣體流速為流化開始速度vmin E點稱為流化極限點，氣體流速為流化極限速度vmax 孔隙度=14.4 4.4 氣氣體通過流化料層的流動體通過流化料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸732、流化開始速度vmin與流化極限速度vmax在D點，氣體通過料層的壓降等于單位料層截面上料塊的凈下降力，即 min1gLPS在D點，根據(jù)埃根方程： 3min2min3min2min2min2dv)1 (75. 1dv)1 (150LPmin引入經(jīng)驗公式整理可得：232min7 .330408. 07 .33RegdGaGaSGa稱為伽利略數(shù)4.4 4.4 氣氣體通過流化料層的流動體通過流化料層的流動*第4章 冶金中的動量傳輸74dvmi