矿热炉烟道中颗粒冲蚀磨损特性的数值模拟研究

摘要

通过建立矿热炉烟道多物理场耦合模型，研究了矿热炉烟道内矿料颗粒在气固两相流作用下的运输机制.利用DNV冲蚀模型结合Grant-Tabakoff颗粒壁面反弹模型，预测了矿热炉烟道内颗粒的冲蚀位置和冲蚀速率.该模型不仅将冲蚀理论、多相流动、传热、颗粒受力整合到统一的计算框架中，还利用Stokes数分析颗粒粒径、颗粒形状、炉气速度、炉气温度对矿料颗粒冲蚀磨损的影响，并引入灰色关联分析法对比研究了各参数对颗粒冲蚀特性的影响规律.结果表明：当粒径为80～280μm时，随着颗粒粒径的增大，颗粒的冲蚀区逐渐减小，但冲蚀速率会升高；当粒径大于280μm时，随着颗粒粒径的增大，冲蚀速率逐渐降低.此外，降低炉气温度和减小颗粒形状因子会增大颗粒冲蚀速率，并减小冲蚀范围.通过灰色关联分析发现，各因素对最大冲蚀速率的影响程度由大到小依次为颗粒粒径、炉气速度、颗粒形状和炉气温度.

关键词

仿真计算 / 多相流传质 / 矿热炉烟道 / 颗粒冲蚀