Вплив нагріву газу на розрахункові надзвукові параметри струменя газопорошку при продувці шлаку в конвертері. Повідомлення 2

Анотація

В статті наведено результати чисельного моделювання взаємодії надзвукового нерозрахункового газопорошкового струменя з навколишнім сильно нагрітим середовищем порожнини конвертера, у тому числі з частинками шлаку, які викидаються струменем. Методика визначення глибини проникнення струменя у розплав є предметом багаторічних дискусій, але вона аналітично не вирішена. Запропоновано новий підхід до вирішення цієї проблеми, який полягає в тому, що в даній роботі структура розглядається не за законами дозвукової турбулентної течії, а як надзвукова нерозрахункова. В даній роботі стоїть завдання – для підвищення стійкості шлакової корки в азот передбачено подачу порошку MgO, який в свою чергу потрапляє у струмінь, сповільнює його. Для вирішення цього питання запропоновано розв’язання багатопараметричних рівнянь для встановлення впливу нагріву на якісні характеристики шлакової корки на поверхні футеровки. Створена фізична модель, яка передбачає витікання газопорошкового струменя (N₂ + порошок) із сопла Лаваля. Встановлено формування за межами сопла струменю, що стає надзвуковим нерозрахунковим з ударною хвилею структурою. Найважливішою гідрогазодинамічною характеристикою газоструминного потоку є його імпульс, який залежить від ряду факторів і фізичних ефектів. Схема вирішення досить високотехнологічної задачі передбачає наступне: розрахунок параметрів газопорошкового потоку на виході із сопла; розрахунок кількості приєднаної газової маси з навколишнього середовища; температури; швидкості імпульсу; -потужності струменю і т.і. Встановлено, що в окремих випадках, коли забезпечується хімічний зв’язок між шлаком і футеровкою (коли має місце оптимальне значення MgO і CaO в шлаку), подачу вогнетривкового порошку можливо припинити і тоді шлак буде роздуватися тільки струменем азоту. Використовуючи закон сталості імпульсу в різних перерізах струменя (наприклад, у вихідному перерізі сопла і в фіксованому перерізі потоку хх), можливо розрахувати: повний імпульс, середньомасову швидкість азотно-порошкового струменя, середньомасову температуру струменя. Показано, що найбільш суттєво на потужність газопорошкового струменя, що витікає в розплав, впливає нагрівання газодисперсного потоку до температури t_o перед фурменими соплами. Встановлено, що підвищення температури від 50°С до 600°С призводить до збільшення імпульсу майже у 2,75 рази. Спільне рішення майже 50 рівнянь (повідомлення 1 і 2) дозволяє наочно представити картину взаємодії надзвукового струменя з ударними хвилями і розплавом, а також розробити рекомендації щодо підвищення енергоефективності шлакодувної технології. Оскільки проведення експерименту в порожнині конвертера складно, результати чисельних розрахунків перевірені методом особливих випадків