Дослідження інжекційного введення газопорошкових струменів методами «холодного» моделювання
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро
Abstract
UKR: Метою роботи є вивчення на «холодних» моделях процесів інжекційного введення газопорошкових струменів в рідку ванну, визначення параметрів обробки. Для реалізації «холодного» моделювання на лабораторній базі Інститута чорної металургії була змонтована установка, яка забеспечує регульований ввод реагента. У якості реагентів використовувалися сода, вапно, оксид заліза (ІІ). Моделювання проводили з видачею реагента у суху ємкість та у ємкість з водою, яка була імітацією ковша. Перед засипанням реагента у дозуючий пристрій проводилося просіювання, діаметр комірки найменшого сита складав 1 мм. Також у реагент додавався ПАР для покращення руху реагенту. Під час роботи установки проводилася фіксація показників манометрів, які встановлені на трасі відведення газоносія та на дозувальному пристрою. Проведена тарування дозуючого пристрою. Також під час інжектування у ківш з водою проводилася відеофіксація поведінки струменя без реагенту при зануренні, а також початок подачі реагенту та поверхні «розплаву». Поведено низку обробок при різній витраті газоносія та при різній інтенсивності подачі реагенту. Отримано зведену таблицю результатів обробок, яка стала основою для подальшої обробки результатів досліджень на «холодного» моделювання. Показано систему рівняннь для одновимірного двофазного стаціонарного потоку. До цієї системи додано рівняння стану газу, рівняння для визначення теплообміну газу зі стінкою труби, рівняння міжфазової сили, приєднаної маси та для міжфазного теплового потоку. Виходячи з природних міркувань сформульовані граничні умови. З використанням розробленої методики виконано розрахунки перепаду тисків, швидкостей газової та твердої фаз для частинок CaO з діаметром 60, 100 мкм; FeO – 70, 450 мкм; Na2CO3 – 100 мкм).
ENG: The aim of the work is to study the processes of injecting gas-powder jets into a liquid bath on cold models and determine the processing parameters. To implement the cold modeling, an installation was mounted at the laboratory base of the Institute of Ferrous Metallurgy, which provides a controlled reagent injection. The reagents used were soda, lime, and iron (II) oxide. The simulation was carried out with the reagent being dispensed into a dry container and into a container with water, which was an imitation of a ladle. Before pouring the reagent into the dosing device, sieving was performed, the mesh diameter of the smallest sieve was 1 mm. A surfactant was also added to the reagent to improve the movement of the reagent. During the operation of the installation, the readings of the manometers installed on the gas carrier outlet route and on the dosing device were recorded. The dosing device was calibrated. Also, during injection into a bucket of water, the behavior of the jet without reagent during immersion was video recorded, as well as the beginning of the reagent supply and the surface of the "melt". A number of treatments were carried out at different gas flow rates and at different intensities of reagent supply. A summary table of the results of the treatments was obtained, which became the basis for further processing of the results of the cold modeling studies. The system of equations for a one-dimensional two-phase steady-state flow is shown. This system includes the equation of state of the gas, the equation for determining the heat transfer between the gas and the pipe wall, the equations for the interfacial force, the attached mass, and the interfacial heat flux. Boundary conditions are formulated based on natural considerations. Using the developed methodology, we calculated the pressure drop, velocities of the gas and solid phases for CaO particles with a diameter of 60 and 100 μm; FeO - 70 and 450 μm; Na2CO3 - 100 μm).
ENG: The aim of the work is to study the processes of injecting gas-powder jets into a liquid bath on cold models and determine the processing parameters. To implement the cold modeling, an installation was mounted at the laboratory base of the Institute of Ferrous Metallurgy, which provides a controlled reagent injection. The reagents used were soda, lime, and iron (II) oxide. The simulation was carried out with the reagent being dispensed into a dry container and into a container with water, which was an imitation of a ladle. Before pouring the reagent into the dosing device, sieving was performed, the mesh diameter of the smallest sieve was 1 mm. A surfactant was also added to the reagent to improve the movement of the reagent. During the operation of the installation, the readings of the manometers installed on the gas carrier outlet route and on the dosing device were recorded. The dosing device was calibrated. Also, during injection into a bucket of water, the behavior of the jet without reagent during immersion was video recorded, as well as the beginning of the reagent supply and the surface of the "melt". A number of treatments were carried out at different gas flow rates and at different intensities of reagent supply. A summary table of the results of the treatments was obtained, which became the basis for further processing of the results of the cold modeling studies. The system of equations for a one-dimensional two-phase steady-state flow is shown. This system includes the equation of state of the gas, the equation for determining the heat transfer between the gas and the pipe wall, the equations for the interfacial force, the attached mass, and the interfacial heat flux. Boundary conditions are formulated based on natural considerations. Using the developed methodology, we calculated the pressure drop, velocities of the gas and solid phases for CaO particles with a diameter of 60 and 100 μm; FeO - 70 and 450 μm; Na2CO3 - 100 μm).
Description
В. Кисляков: ORCID 0000-0002-1775-5050; І. Маначин: ORCID 0000-0001-9795-6751; В. Єлісєєв: ORCID 0000-0003-4999-8142; О. Руденко: ORCID 0000-0001-6068-9901
Keywords
суміш реагентів, «холодна» модель, інжекція, комплексна обробка, гідродинаміка, reagent mixture, cold model, injection, complex treatment, hydrodynamics, КАВП
Citation
Кисляков В. Г., Маначин І. О., Єлісєєв В. І., Руденко О. Л. Дослідження інжекційного введення газопорошкових струменів методами «холодного» моделювання. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. Дніпро, 2024. № 38. С. 186–198. DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-186-198.