Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума
Приведены результаты исследования циркуляции расплава через камеру газлифтного реактора под низким давлением.
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Процессы литья |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/114637 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума / В.И. Курпас, В.Л. Найдек, А.А. Сычевский // Процессы литья. — 2011. — № 2. — С. 3-5. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-114637 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1146372017-03-11T03:01:59Z Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума Курпас, В.И. Найдек, В.Л. Сычевский, А.А. Получение и обработка расплавов Приведены результаты исследования циркуляции расплава через камеру газлифтного реактора под низким давлением. Наведено результати дослідження циркуляції розплаву через камеру газліфтного реактора під низьким тиском. The results of the research of the melts circulation through the chamber of the gasliftingr reactor under the low pressure are giver in the paper. 2011 Article Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума / В.И. Курпас, В.Л. Найдек, А.А. Сычевский // Процессы литья. — 2011. — № 2. — С. 3-5. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/114637 669.154:66.015.24:66-936.3 ru Процессы литья Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов |
| spellingShingle |
Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов Курпас, В.И. Найдек, В.Л. Сычевский, А.А. Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума Процессы литья |
| description |
Приведены результаты исследования циркуляции расплава через камеру газлифтного реактора под низким давлением. |
| format |
Article |
| author |
Курпас, В.И. Найдек, В.Л. Сычевский, А.А. |
| author_facet |
Курпас, В.И. Найдек, В.Л. Сычевский, А.А. |
| author_sort |
Курпас, В.И. |
| title |
Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума |
| title_short |
Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума |
| title_full |
Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума |
| title_fullStr |
Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума |
| title_full_unstemmed |
Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума |
| title_sort |
гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Получение и обработка расплавов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/114637 |
| citation_txt |
Гидродинамические особенности газлифтной циркуляции расплава в условиях низкого вакуума / В.И. Курпас, В.Л. Найдек, А.А. Сычевский // Процессы литья. — 2011. — № 2. — С. 3-5. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Процессы литья |
| work_keys_str_mv |
AT kurpasvi gidrodinamičeskieosobennostigazliftnojcirkulâciirasplavavusloviâhnizkogovakuuma AT najdekvl gidrodinamičeskieosobennostigazliftnojcirkulâciirasplavavusloviâhnizkogovakuuma AT syčevskijaa gidrodinamičeskieosobennostigazliftnojcirkulâciirasplavavusloviâhnizkogovakuuma |
| first_indexed |
2025-07-08T07:40:40Z |
| last_indexed |
2025-07-08T07:40:40Z |
| _version_ |
1837063671833952256 |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011. № 2 (86) 3
ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА РАСПЛАВОВ
УДК 669.154:66.015.24:66-936.3
В. И. Курпас, В. Л. Найдек, А. А. Сычевский
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГАЗЛИФТНОЙ
ЦИРКУЛЯЦИИ РАСПЛАВА В УСЛОВИЯХ НИЗКОГО
ВАКУУМА
Приведены результаты исследования циркуляции расплава через камеру газлифтного ре-
актора под низким давлением.
Ключевые слова: газлифтный реактор, газометаллическая смесь, циркуляция.
Наведено результати дослідження циркуляції розплаву через камеру газліфтного реактора
під низьким тиском.
Ключові слова: газліфтний реактор, газометалева суміш, циркуляція.
The results of the research of the melts circulation through the chamber of the gasliftingr reactor
under the low pressure are giver in the paper.
Keywords: gaslifting reactor, gas-metallic mixture, circulation.
К настоящему времени накоплен большой опыт использования в процессах ков-
шовой металлургии газлифтного эффекта и вакуумирования. На базе газлифт-
ных систем создаются специальные металлургические реакторы для внепечной
обработки металла [1]. Локализация обработки вакуумом в ограниченном объеме
газлифтного реактора может резко повысить эффективность использования реа-
гентов и обеспечить комплексное рафинирование металла в процессе одной об-
работки.
Учитывая, что в газлифтных реакторах могут быть осуществлены практически все
операции по рафинированию металла, важным представляется изучение закономер-
ностей протекания гидродинамических процессов при газлифтной транспортировке
металлического расплава через реакционную камеру под низким давлением. Решаю-
щее значение здесь приобретает физическое моделирование, так как пока нет таких
аналитических решений дифференциальных уравнений гидродинамики двухфазных
сред, какими являются газометаллические потоки в газлифтных системах.
С учетом допущения, что в целом все взаимодействия в двухфазном потоке для
каждой его области описываются теми же уравнениями, что и в среде с одной по-
верхностью раздела, физические процессы в газлифтной системе определяются
следующими критериями и симплексами [2]:
4 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011. № 2 (86)
Получение и обработка расплавов
C M М Г ГRe / / ;U d U d= n + n
( )2
C CFr / ;U g d=
( )( )2
C М ГWe / ;g d=s r -r
Г C/ ;U Ub =
М Г/ ;r = r r
М Г/ ,m = m m
где Re – критерий Рейнольдса; Fr – критерий Фруда; We – критерий Вебера; ν –
коэффициент кинематической вязкости, м2/с; µ – коэффициент динамической
вязкости, Па⋅с; σ – коэффициент межфазного поверхностного натяжения, Дж/м2;
U – приведенная скорость (отношение объемного расхода к площади сечения
канала подъемной колонны газлифта), м/с; d – диаметр канала, м; β – объемное
расходное газосодержание потока; g – ускорение силы тяжести, м/с2; ρ – плот-
ность, кг/м3; индексы: М – металл, Г – газ, С – газометаллическая смесь.
Равенство записанных критериев и безразмерных параметров для модели и на-
туры гарантирует с известным допущением точное моделирование направленных
газометаллических потоков в газлифтных системах.
Изучение циркуляции жидкого металла с использованием газлифтных систем,
в которых реакционная камера находится под низким вакуумом, проводили на
прозрачной модели (рис. 1), изготовленной по отношению к образцу в натураль-
ном масштабе. В качестве моделирующей расплава среды использовали воду, а
моделирующей, транспортирующий аргон, – воздух. Выбором объемных расходов
воздуха и воды, равных соответственно объемным расходам аргона и расплава,
обеспечили равенство критериев Рейнольдса и Фруда в образце и на модели. Зна-
чения критерия We для натуры и модели отличались в 1,9 раза. Более существенное
различие безразмерной плотности
нивелировали путем увеличения
диаметра сопла фурмы (do) на
модели в 1,5 раза по сравнению с
образцом в соответствии с услови-
ем равенства для модели и натуры
критерия Архимеда [3]
( )2
Г Г.О М O ,Ar / U g dr= r
где UГ.О – скорость газа на выходе
из сопла.
Расход воздуха, подаваемого
от ресивера в нижнюю часть подъ-
емной колонны, измеряли рота-
метрами и газовым счетчиком,
расход транспортируемой газлиф-
том воды − мерной емкостью, а
разрежение в реакционной камере
– U-образным манометром. Все
измерения производили при от-
носительной глубине погружения
подъемной колонны (a = 0,58).
Рис. 1. Схема физической модели: 1 – емкость с во-
дой; 2 – реакционная камера; 3 – вакуумный вентиль;
4 – влагоотделитель; 5 – U-образный манометр; 6 –
манометр; 7 – ротаметр; 8 – регулирующий вентиль;
9 – подъемная колонна газлифта
к вакуумному
насосу
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2011. № 2 (86) 5
Получение и обработка расплавов
Эксперименты на физической модели проводили следующим образом. В реакци-
онной камере создавали разрежение, в результате чего вода из приемной емкости
через подъемную колонну и заглубленный сливной патрубок поступала в камеру. При
достижении уровня воды в камере 0,14 м в работу включали газлифт, подавая воздух
из ресивера в подъемную колонну. В зависимости от объемного расхода газа из-
меняли скорость его эвакуации из камеры, открывая вакуумный крана и поддержи-
вая неизменным уровень воды. Производительность вакуумного насоса позволяла
варьировать объемным расходом газа до 10 м3/ч.
В каждой серии опытов постоянными параметрами были степень разрежения
и уровень жидкости в реакционной камере, переменными – объемный расход
транспортирующего газа и диаметр канала в сливном патрубке. Расход транспор-
тирующего газа определяли экспериментально. Производительность газлифта при
заданном диаметре канала в сливном патрубке (dn) рассчитывали по уравнению
( )0,52
м= 0,25 2 пQ d g he p ,
где Q – объемный расход жидкого
металла, м3/с; ε = 0,82 – расходный
коэффициент; h
м
– высота расплава в
реакционной камере, м.
Результаты проведенных опытов
представлены на рис. 2, из которого
видно, что создаваемый в камере низ-
кий вакуум способствует повышению
интенсивности циркуляции жидкости
через реакционную камеру при одном
и том же объемном расходе транс-
портирующего газа. С понижением
остаточного давления в камере про-
изводительность газлифта возрас-
тает при прочих равных условиях. Это
обусловлено повышением гидроста-
тического давления, под действием
которого происходит истечение рас-
плава из сливного патрубка.
1. Достижения и перспективы развития внепечной обработки стали // Сталь на рубеже сто-
летий / Под ред. Ю. С. Карабасова. – М.: МИСиС, 2001. – С. 263-291.
2. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах / В. А. Мамаев, Г. Э. Одишария,
И. И. Семенов и др. – М.: Недра, 1969. – 208 с.
3. Казанцев И. Г. Исследование динамики газообразной струи, втекающей в жидкость. – М.:
Металлургиздат, 1952. – С. 56-67.
Поступила 17.09.2010
Рис. 2. Зависимость производительности газлиф-
та от объемного расхода транспортирующего газа
и остаточного давления в реакционной камере, в
кПа : 1 – P = 101,3; 2 – Р = 99,05; 3 – Р = 97,38
|