气泡在旋流产生的旋转磁场中的行为.ppt

背景 Thank you for your attention! * 气泡在旋流产生的旋转磁场中的行为 Baokuan LI 李宝宽 Fang WANG 王芳 东北大学 Fumitaka TSUKIHASHI 月桥文孝 日本东京大学 钢包冶金的目的是要实现钢中化学吸附较少有害元素和非金属夹杂物。 高级钢的脱硫效率根本上取决于钢渣反应 氩气射流的影响: 增强钢渣反应, 促进其运动 化学反应 问题 为了加强钢/渣反应，必须使用很高的氩气流速。但是， 泡沫的破裂和聚合是不可避免的，特别是，在高的氩气流速下。三种不同类型的泡状流的实验观察： ---离散鼓泡 ---刚聚鼓泡 ---全聚鼓泡制度 在全聚鼓泡制度下形成大量气泡，气泡上升速度迅速，所以氩气效用是非常低的。 stirrer 图一 气液两相流的水膜试验 为了增加氩气在反应器中的作用，用搅拌来驱散泡沫，可以避免气泡的合并。因此，可以使氩气的作用得到改善。 机械或电磁搅拌产生旋转流动。 考虑到机械搅拌器的寿命及搅拌效率，搅拌叶片不要碰气泡。 变化: 小 增强 聚合: 增强 减弱 实际监测 当在容器的2/3处注入气体时，气泡接近容器壁上升。随着搅拌器转动的增加，在上升过程中气泡移动伴随着流体的旋转，气泡分布在旋转面上，由于旋转速度是不够的，所以向心力的影响并不明显。 数学模型 自行开发的计算机代码 Nikrityuk et al. 流场 气体体积分数 边界条件 图3 气体体积分数和没有涡流的钢包底部搅拌流场 (a) 气体体积, (b) 速度矢量, (c) 主要部分的流线 (a) (b) (c) 无涡流的流场 如果不考虑涡流，气体的体积分数和钢包中的流场如图3所示已被预测，这就可以验证前面4.6所讲内容。 图4 有涡流的钢包中的气体体积分数 (a) B0=15mT (b) B0=35mT. 在涡流中的羽状气流旋转 一个圆圈 两个圆圈 轨迹延长1.85倍 轨迹延长3.27倍 图5 速度垂直分布，喷嘴位于?处 （ a ）主要通过喷嘴处 （ b ）垂直的主要部分。 (a) (b) 图6 垂直主要部分的流线，喷嘴位于?处 （ a ）通过喷嘴的部分 （ b ）垂直的主要部分。 (a) (b) 结论 物理模型实验结果表明，注入远离中央的气体在涡流中螺旋上升，气泡分布在旋转面，由于旋转速度是不够的，所以向心力的影响并不明显。 计算结果表明，应用15mT磁通密度的情况下，羽状气流满一个圆圈，应用35mT磁通密度的情况下，羽状气流满两个圆圈。因此，气泡浮到水面的路线长度延长至1.85和3.27倍，各自的旋转速度是不够的。 在旋转流场的垂直主要部分有四个涡，由于羽状气流的影响，这些涡是不对称的。变形的羽状涡流取决于旋转速度，气泡的向心力非常小。 * * *