2 Специальная часть
2.1 Газораспределение в шахтной печи металлизации
Все потери напора в столбе шихты шахтной печи можно разделить на две группы:
1. Потери напора на трение при движении газа через слой сыпучих материалов.
2. Потери напора на местные сопротивления.
Потери напора на трение в слое окатышей предполагают равномерное восходящее движение газового потока, без изменения его направления относительно вертикальной оси шахтной печи металлизации.
Основные виды местных потерь напора можно условно разделить на следующие группы:
- потери, связанные с изменением сечения потока (или его средней части). К ним относятся случаи внезапного расширения, сужения, а также постепенного расширения и сужения потока;
- потери, вызванные изменением направления потока (различного рода повороты);
- потери, связанные с отделением одной части потока от другой или слиянием двух потоков в один общий.
Все эти виды местных потерь имеются в шахтной печи. Прежде всего, возникает внезапное расширение потока дутья при выходе его из фурм. Эта форма местного сопротивления известна, но обычно связывается с общим значением коэффициента сопротивления в формуле потерь давления по высоте печи. Следуя по направлению газового потока вверх, требуется учитывать постепенное расширение потока в заплечиках, а затем постепенное сужение газового потока в шахтной печи. Влияние постепенного расширения и сужения газового потока можно оценить соотношением площади поперечного сечения меняющихся размеров заплечиков и шахты.
Отмеченные виды местного сопротивления не исчерпывают особенностей движения газового потока в шахтной печи металлизации. В шахте печи вследствие образования слоев различных материалов возникают местные сопротивления, связанные с изменением направления потока. Здесь же происходит отделение одной части потока от другой, а затем слияние нескольких потоков в общий.
Таблица 1 – Распределение фракций окатышей по объему
pi, мм |
+16 |
+12,5 |
+11,2 |
+8 |
+5 |
-5 |
qi, % |
1,5 |
21,5 |
25,5 |
49,1 |
2,3 |
0,3 |
Насыпная или кажущаяся плотность pн = 2,18 т/м3
Плотность дисперсной фазы pд = 3900 кг/м3
Плотность сплошной фазы pо.с = 0,315 кг/м3
Динамический коэффициент вязкости pc = 8.42*10-6 Па*с
Объемный расход сплошной фазы Vс = 240000 м3/ч
Количество фурм n = 122
Давление на уровне фурм Pу.ф .= 5 атм
Температура восстановительного газа Т=930 оС
Плотность сплошной фазы в условиях печи:
(1)
Динамический коэффициент вязкости при Т=1193 К (коэффициент с=73)
(2)
Объемный расход сплошной фазы в условиях печи:
(3)
Порозность слоя:
(4)
Площадь сечения шахты на уровне фурмы:
(5)
Площадь свободного пространства в сечении шахты на уровне фурм:
(6)
Скорость движения сплошной фазы (скорость фильтрации):
(7)
Эквивалентный диаметр окатышей:
Для расчета потерь давления в металлургической практике при анализе гидродинамики плотного слоя обычно используют формулу Эргана [5]:
(8)
которая учитывает наличие инерционных сил в движущемся потоке (второе слагаемое в правой части).
Высота слоя окатышей от уровня фурм составляет 7,2 м.
P=7611,3ּ7,2=54801.36 Па (9)