第二章+高爐煉鐵過程的傳輸現(xiàn)象

第二章高爐煉鐵過程的

傳輸現(xiàn)象

傳輸——動量傳輸（速度差）、熱量傳輸（溫度差）、質(zhì)量傳輸（濃度差）。第一章中，介紹了高爐冶煉過程的傳質(zhì)現(xiàn)象；本章主要介紹高爐冶煉過程的動量及熱量傳輸。前言2.1高爐中的動量傳輸2.2高爐內(nèi)的熱量傳輸主要內(nèi)容2.1高爐中的動量傳輸研究目的：得到合理的煤氣流分布，使爐料與煤氣能夠充分接觸，強化爐料、氣流間的傳熱與傳質(zhì)過程。主要內(nèi)容2.1.1煤氣流經(jīng)固體散料層的一般規(guī)律2.1.2爐料下降的條件2.1.3逆流運動中散料的有效重量2.1.1煤氣流經(jīng)固體散料層的一般規(guī)律

煤氣流經(jīng)固體散料層→與爐料、爐墻間存在速度差，受到摩擦力→將本身動量傳遞出去→煤氣壓力降低（表現(xiàn)為爐缸煤氣壓力與爐頂煤氣壓力存在較大差值）。（1）散料層的流體力學參數(shù)以等直徑球體計算，設(shè)球體直徑d，1m3

散料中有N個球。即：比表面積S與料粒直徑d成反比，d↓→S↑→△P↑。，用來表示爐料接近球形的程度。形狀系數(shù)φ定義：等體積圓球的表面積與實際料塊表面積之比。φ→1，越接近于球體。dP：料塊的平均直徑。實際測得φ:焦炭0.73；石灰石0.45；礦石0.57。（2）煤氣流經(jīng)散料層的阻力損失①煤氣流經(jīng)圓形空管的壓力損失

②煤氣流經(jīng)散料層的阻力損失

第一項，與ω及μ有關(guān)，表示層流狀態(tài)下的壓降梯度；第二項，與ω2有關(guān)，表示紊流狀態(tài)下的壓降梯度。歐根公式分析歐根公式分析歐根公式的實際應(yīng)用-散料層的透氣性指數(shù)散料層的透氣性指數(shù)ε↑→ε3↑↑→↑↑歐根公式的限制故：ΔP移＜ΔP固2.1.2爐料下降的條件W料重P墻P料ΔP浮2.1.3逆流運動中散料的有效重量分析影響爐料下降的因素2.2.1爐內(nèi)溫度分布規(guī)律2.2.2水當量2.2高爐內(nèi)的熱量傳輸2.2.1爐內(nèi)溫度分布規(guī)律WtgtsWgWs（50℃）2.2.1爐內(nèi)溫度分布規(guī)律2.2.1爐內(nèi)溫度分布規(guī)律

熱交換空區(qū)大約占爐身高度的50%~60%，如此長的區(qū)域，從熱交換來看，似乎不起什么作用，但對間接還原來說是非常重要的。因為這個區(qū)域（800~1000℃）對間接還原特別有利。（無碳素熔損反應(yīng)的干擾）用水當量可解釋高爐高度方向上爐料與煤氣的溫度變化。（1）水當量定義

單位時間內(nèi)通過高爐某一截面的爐料（或煤氣）溫度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量，kcal／h·℃。

WS=GS·Cs,Wg=Gg

·CgGS:高爐截面爐料流量，kg／h;Cs:爐料比熱，kcal／kg·℃;

Gg:高爐截面煤氣流量，m3／h;

Cg:煤氣比熱，kcal／m3·℃。2.2.2水當量（2）沿高爐高度方向水當量的變化特點Wg

:沿高爐高度方向，基本保持不變。Wg=Gg·Cg

原因：高爐下部，煤氣量相對較少，但煤氣溫度高，比熱較大；而高爐上部，煤氣量增加（直接還原產(chǎn)生CO、熔劑分解產(chǎn)生CO2），但煤氣溫度下降，比熱減?。粌烧叩某朔e變化不大！WS:在高爐上部變化不大，下部變化較大。原因：高爐上部，爐料需吸熱升溫，間接還原放出的熱量對此進行了補償；而高爐下部高溫區(qū)，碳氣化反應(yīng)、各種元素直接還原、渣鐵形成及過熱，均需大量吸熱，使Cs↑↑。進入爐缸僅剩過熱耗熱，Cs↓↓。在高爐下部，WS存在一峰值?。?）解釋高爐高度方向的熱交換特征