Файл: Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление).pdf

нии плотных потоков с относительной объемной концентрацией твер­ дой фазы С '>0,3 и флюидной — 0,3< С '< 0,3 . Эти значения на два порядка выше относительной объемной концентрации в плавильной зоне даже при работе циклона на кислородном дутье (C'ä;0,0015),т. е. влияние данного фактора, по нашему мнению, может не рассматри­ ваться.

Поток в циклонной камере полагался осесимметричным — допу­

щение, на наш взгляд, вполне корректное и не должно привести к за­ метным погрешностям, так как в циклонных камерах промышленного масштаба (0Ц> 1 ,0 М) обычно используется распределенный ввод воз­ духа.

Развивая разработанную нами схему решения задачи движения и выгорания частиц в циклонной камере [80, 83], некоторые иссле­ дователи предпринимали попытки учесть влияние вращения частиц, возникающее под воздействием сил Магнуса [93]. В результате под­ робного анализа авторы [93] пришли к выводу, что на данном этапе изученности процесса учет этих сил оказывается пока невозможным.

В ряде исследований отмечалось также, что изменение коэффи­ циента аэродинамического сопротивления при появлении неизотермичности между движущимся телом и средой необходимо учитывать в расчетах движения горящих частиц [102, 103, 110, 111].

Значение коэффициента сопротивления сферической частицы, движущейся в неизотермических условиях, рекомендуется [112, 113] определять по зависимости

St = ReN^---- критерий Стантона;

Т'—Т =Ѳ — перепад температур между поверхностью частицы и средой (неизотермичность).

Уравнение (3.94) получено экспериментально в условиях положи­ тельной неизотермичности (Т ' > Т ), и может быть использовано в рас­ четах 2.

2 Без достаточных оснований формула была использована в работе [114]. В ней принято также заниженное значение коэффициента сохранения скорости е = = 0,32, которое с некоторыми оговорками может оказаться приемлемым лишь для горизонтальных циклонных камер, а не вертикальных. Все это в совокупности с до­ пущением о постоянстве скоростей на стенке (W, = sr, ТУПх = const) привело к искажению расчетов и исключило целесообразность его сопоставления с нашими ре­ шениями.

197

Приведенное решение выполнено с учетом влияния неизотермичности. В (3.90) подставлялось значение коэффициента сопротивления, определяемое по (3.94).

Уравнения (3.86) и (3.92) представляют собой систему, которая в совокупности с начальными условиями при заданных значениях параметров описывает процесс, происходящий в объеме циклонной ка­ меры, и является его математической моделью.

В окончательном виде модель, подготовленная для решения на ЭВМ, может быть представлена системой уравнений:

Величины £, а1, С определяются соответственно по зависимо­

вциклон материала (топливо, шихта) задаются параметры y', Q, Е, К0, г', С', С (табл. 12). В соответствии с температурой газовой среды

вциклонной камере задаются значения у, ѵ, X. Коэффициент диффу­

198

зии D определяется в зависимости от реагирующего материала и тем­ пературы среды, окружающей реагирующую частицу.

В качестве определяющих параметров задаются: размер части­ цы б; циклонной камеры Дц; параметры газового потока на входе

тз камеру W\ и Тг = ТВХ, а также температура в камере Т (°К).

На приведенной математической модели исследовались процес­ сы3, происходящие при движении частиц твердого углерода и суль-

фида железа, для углеродных частиц У9о =25 м/сек и температура

(3.82) и (3.84), в которых принято ат=1,05, а аш— по зависимости (3.84). Для этого удельный расход топлива принимался по результатам испы­ таний циклонных камер £>ц =1,0 и £>ц = 1,5 [95], где эта величина со­ ставила соответственно Ьуд =15,8% и 11,4%, согласно чему для цик­

лона размером Пц = 0,8 м принято Ьуд = 17,5%.

3 Исследование проведено В. Ц. Кашкиной н В. П. Ключниковой под руковод­ ством И. П. Басиной в вычислительном центре Саратовского государственного уни­ верситета им. Н. Г. Чернышевского на ЭВМ М-220-М.

199

По данным тех же испытаний, Ѵт=* 700 м3/т, тогда аш =0,431 и в соответствии с этим Ст =0,156 кг/кг; Сш=0,078 кг/кг.

РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ

Получены основные параметры движущихся частиц: радиаль­ ная Ѵг , тангенциальная Ѵ9 и осевая Ѵг ; относительная скорость U ; температура частиц Т'; степень их выгорания гр и время пребывания

Ѵг и Ѵ9 отмечается резкое нарастание скорости на начальном участке для мелких частиц и более плавное — для крупных. Увеличение приводит, однако, к заметным количественным изменениям скорости,

200