Файл: Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей.pdf

менную печь материалов. При этом большое значение имеют форма и размер отдельных пустот (или кусков материалов). Агломерат из трубчатой печи, например, менее проницаем, чем агломерат с ленты, несмотря на больший объем пустот.

Наиболее целесообразно судить о газопроницаемости слоя мате­ риалов по потере напора. Л. К- Рамзин [195] экспериментальным путем установил, что общее сопротивление слоя сыпучих материа­ лов можно выразить уравнением

=1,17) Л. К. Рамзин приводит следующие значения:

а— 1,35-т-1,85 и я = 4,2-г-0,1. При этом с увеличением размера зерна коэффициент а уменьшается, а показатель степени я возра­ стает.

Недостатком формулы (130) является то, что ома не может быть применена для любого слоя сыпучих материалов. К. Фернес и Т. Джозеф в 1930 г. предложили эмпирическую формулу определе­ ния падения давления в слое железной руды (при постоянных тем­ пературе и давлении):

Для определения среднего диаметра кусков в слое исследователи

по массе; тогда уравнение (132) после несложных преобразований примет вид

152

и диаметр (м) г'-той фракции.

Проведенными автором исследованиями установлено, что насып­ ная масса агломерата различных фракций, обычно применяемых в доменном производстве, изменяется пропорционально размеру частичек (рис. 75). Зная общее количество загружаемой шихты и содержание в ней мелочи, можно по формулам (60)—(75) определить

Ьд --------- —--------------------

ее количественное и качественное распределение между гребнем и откосом агломерата в воронке малого конуса. Расчетные значения количества агломерата т и содержание мелкой фракции п со стороны гребня и со стороны откоса агломерата в зависимости от общего содержания в нем мелочи т представлены табл. 20.

Очень важные с точки зрения газодинамики слоя значения dcp для гребня и откоса агломерата определены по формуле (133). Как видно из рис. 76, с увеличением доли мелкой фракции в агломерате средний диаметр кусков в слое уменьшается сначала весьма значи­ тельно, а затем в меньшей мере. С достаточной точностью dcp можно рассчитать по формулам: для гребня

где т — общее количество мелочи в агломерате, %.

Определение потери давления в слое сыпучих материалов по формулам (130) и (131) весьма ограничено. Целесообразнее пользо­ ваться другими формулами:

153

Та б л ица 20

данных, дает почти универсальную кривую, действительную как для газов и жидкостей (текущих сред), так и для всех типов материалов слоя, поскольку размеры кусков мало отличаются друг от друга.

154

где есл — порозность слоя, доли ед.; 6тш — порозность фракции с наименьшим размером кусков,

доли ед.

При небольших значениях критерия Рейнольдса (Re < 1 0 — ламинарная область) большим является первое слагаемое уравнения (139), при больших значениях критерия (Re > 1000 — турбулентная область) — второе.

Уравнение (137) наиболее полно отражает газопроницаемость зернистого слоя в условиях доменной плавки. Однако здесь нужно учитывать, что плотность газа является величиной переменной,

от количественного соотношения в нем углекислого газа и водорода. Как видно из рис. 77, указанная зависимость представляет собой прямые линии и описывается уравнением регрессии

где Lh2, Leo, — содержание в колошниковом газе соответственно водорода и углекислого газа, %.

Если в уравнение (140) подставить значение р0 из формулы (141), то можно рассчитать плотность колошникового газа любого состава при различных температуре и давлении:

Для определения коэффициента сопротивления по формулам (138) и (139) были рассчитаны соотношения между мелкими части­ цами и крупными кусками по уравнению (100) и, согласно данным Фурнаса, Джозефа и Ешара [93], определена порозность слоя агломерата с различным количеством мелочи. Скорость газа в пустой шахте для мощных доменных печей при условии форсированной плавки принята равной 3 м/с. Средние диаметры кусков агломерата со стороны гребня и откоса определены по формулам (134) и (135),

155

а плотность газа найдена по уравнению (142). Состав газа в зависи­ мости от газопроницаемости слоя в доменной печи изменяется от 6 до 20% С 02. Соответственно изменяется и плотность колошникового газа. Данные об изменении коэффициента сопротивления слоя при­ ведены в табл. 21.

Как видно из рис. 78, а я б, функция Re = f (т) имеет экспо­ ненциальный характер, а зависимость ф = f (т) имеет вид уравне­ ния регрессии (до содержания 50% мелкой фракции). Коэффициент сопротивления агломерата при этом, можно определить из следу­

Таким образом, если не учитывать ориентацию частичек агло­ мерата в газовом потоке и степень разрыхления слоя при опускании в расширяющейся шахте печи, то с достаточной точностью по фор­ мулам (136) и (137) можно определить потерю напора в слое с раз­ личным содержанием мелочи. В доменной печи режим движения газового потока в основном турбулентный, поэтому потери напора следует определять по формуле (137). Коэффициент сопротивления для гребня и откоса агломерата ..находится по формулам (143) и

от содержания в нем мелочи представлены на рис. 79, из которого видно, что для всех, случаев гранулометрического состава агломе­ рата, имеющих место в практике доменного производства (от 15 до 45%), разница потерь напора в гребне и впадине весьма велика и этим можно пользоваться для регулирования газового потока по окружности колошника. Из рис. 79 также видно, что при содержании

156