化工冶金模型实验研究及其测试技术PDF电子书下载

1 模型实验研究的理论基础 1

1.1 相似的基本概念 2

1.1.1 几何相似 2

1.1.2 时间相似 5

1.1.3 运动相似 6

1.1.4 动力相似 9

1.1.5 温度相似 10

1.1.6 相似三定理 11

1.2 相似准数的导出 15

1.1.7 异类相似 15

1.2.1 相似常数转换法求相似准数 16

1.2.2 相对单位测量转换法求相似准数 21

1.2.3 根据特征量的意义求相似准数 24

1.2.4 用两种力的比例求相似准数 26

1.2.5 用积分类比法求相似准数 27

1.2.6 因次分析法求相似准数 31

1.3 相似模型的设计 38

1.3.1 模拟的基本原则 38

1.3.2 选择实验模型的比例和实验介质 41

参考文献 42

1.3.3 自模拟 42

2 冶金过程中射流与熔池的作用 44

2.1 单股射流的流动特性 45

2.1.1 湍流自由射流稳定流动的相似分析 45

2.1.2 可压缩气体射流稳定流动的相似分析 48

2.1.3 超音速湍流自由射流的特性 51

2.2 多股射流流动特性 64

2.2.1 冶金过程多股射流的应用 64

2.2.2 多孔喷头的经验设计 67

2.2.3 多股射流的流场速度分布 69

2.3 多孔氧枪喷头射流流场速度分布的数学模型研究 72

2.3.1 多股射流流场动量迭加模型 73

2.3.2 多股射流流场速度分布的特点分析 76

2.3.3 考虑抽引和偏转效应的多股射流流场速度分布的数学模型 80

2.4 多股射流流速度分布数学模型的应用 85

2.4.1 氧枪喷头的设计参数范围 85

2.4.2 射流中心线的偏转 86

2.4.3 抽引系数 88

2.4.4 副氧流的射流特点 89

2.5 数学模型的实验验证 90

2.5.1 一般3孔喷头 91

2.5.2 二次燃烧氧枪 93

2.6 氧气射流对熔池穿透深度的研究 95

2.7 超音速射流冲击面积的研究 101

2.7.1 射流冲击面积的计算公式 101

2.7.2 枪位对射流冲击面积影响的实验研究 103

2.7.3 枪位对射流冲击面积影响的理论分析 105

2.7.4 滞止压力对射流冲击面积的影响 109

2.8 大型转炉氧枪多孔喷头设计 110

2.8.1 喷头的主要设计参数 111

2.8.2 喷头主要操作参数的选择 116

参考文献 119

3 摇包模型实验研究 125

3.1 摇包内液体运动的类型 125

3.1.1 摇包脱铬研究的背景与意义 125

3.1.2 测试摇包内液体运动的实验设备和装置 126

3.1.3 摇包内液体运动规律 128

3.1.4 临界转速 130

3.1.5 10t 摇包的试验 134

3.2 液体粘性对摇包内液体波动的影响 135

3.2.1 液体的运动形态 135

3.2.2 粘度对波形及波高的影响 139

3.3 摇包内两相液体间的传质模拟研究 143

3.3.1 实验装置和测试方法 144

3.3.2 摇包内两相液体的运动规律 145

3.3.3 摇包内两相间的传质 148

3.3.4 结论 152

参考文献 155

4 VOD 过程模型实验研究 156

4.1 VOD 过程混合特性 156

4.1.1 混合特性的模型实验方法 156

4.1.2 搅拌功率计算 159

4.1.3 影响 VOD 过程混合特性的因素 161

4.2 熔池气—液界面的测定和数学模型 165

4.2.1 熔池气—液界面位置测定 165

4.2.2 VOD 过程气—液边界模型的试验结果 167

4.3 VOD 过程传质数学模拟研究 171

4.3.1 传质速率的模型实验方法 172

4.3.2 传质模型 172

4.3.3 影响 VOD 过程传质速率的因素 174

参考文献 177

5.1.1 射流超音速核心流长度 179

5.1 氧气炼钢过程中射流对熔池作用的模型实验研究 179

5 转炉过程模型实验研究 179

5.1.2 超音速射流对熔池的穿透作用 183

5.1.3 热试验 187

5.2 转炉二次燃烧双流道氧枪多股射流流场特性 188

5.2.1 二次燃烧氧枪多股射流特性的实验测试 189

5.2.2 测试结果分析 190

5.3 氧气炼钢过程中超音速射流湍流特性的实验研究 196

5.3.1 脉动速度 197

5.3.2 湍流强度 201

5.3.3 自相关系数 203

5.4 细孔多管式底吹元件的流动特性实验研究 205

5.4.1 实验条件和试验装置 205

5.4.2 试验结果 207

5.4.3 热阻塞现象 210

参考文献 212

6 有色金属冶炼中某些过程的模型实验研究 214

6.1 氧气底吹连续炼铅模型实验研究 Ⅰ——底吹喷嘴的合理距离 214

6.1.1 模型实验装置和实验方法 215

6.1.2 喷嘴合理距离的讨论 219

6.2.1 氧化段停留时间分布的测定 222

6.2 氧气底吹连续炼铅模型实验研究 Ⅱ——隔墙的合理布置 222

6.2.2 湍流扩散模型 224

6.2.3 实验参数的选择 225

6.2.4 对影响氧化段返混及停留时间的讨论 227

6.3 侧吹熔池炼铜反应器流动特性的模型实验研究 230

6.3.1 实验研究内容和方法 231

6.3.2 喷射区中心轨迹 232

6.3.3 侧吹熔池炼铜反应炉的设计参数 234

6.4 浸入式氧枪喷射条件下梨形缓冷结晶器内渣液循环流场的研究 241

6.4.1 梨形容器内流场显示 241

6.4.2 梨形缓冷结晶器中渣液流动的数学模拟 242

6.4.3 梨形容器内液体流场的特点 247

6.5 搅拌法炉外脱硫的水模型实验研究 252

6.5.1 试验的相似条件 252

6.5.2 测试粒子混合浓度的试验装置 255

6.5.3 粒子混合浓度的影响因素 256

6.6 底吹过程喷射区含气率分布及气—液上升速度模型 262

6.6.1 两相区含气率和上升速度的测量 262

6.6.2 喷射区内气—液上升速度的物理模型 267

6.7 底吹熔池自由表面状态的数学模型 270

6.7.2 数学模型 271

6.7.1 自由表面状态的测量 271

6.7.3 模型的计算结果 274

参考文献 276

7 在线测量系统 280

7.1 常用传感器 281

7.1.1 压力传感器 281

7.1.2 测温传感器 282

7.1.3 光电传感器 282

7.1.4 光电频率转速传感器 283

7.2.1 运算放大电路 284

7.2 信号调理器 284

7.2.2 电源的制作 288

7.3 微机接口技术 290

7.3.1 PIO 接口 291

7.3.2 D/A 转换 294

7.3.3 多路开关 295

7.3.4 采样—保持器 296

7.3.5 A/D 转换器 298

7.4 外设控制单元 299

7.4.2 步进电机的控制 300

7.4.1 开关的控制 300

7.4.3 外设位移机构 305

7.4.4 电动机的调速 305

7.5 软件设计方法 306

7.5.1 问题定义 306

7.5.2 程序设计和编码 307

7.5.3 验证程序和修正程序 308

7.5.4 BASIC 语言调用机器语言子程序方法 308

7.6 大型氧枪多股射流流场测试系统 312

7.6.1 测试原理和测量内容 312

7.6.2 多股射流流场测试装置 313

7.7 大型转炉氧枪多股射流三维流场的数据与图形化处理 318

7.7.1 测试要求与功能 318

7.7.2 网格化处理 319

7.7.3 图形处理原理及软件 319

7.7.4 应用实例 322

7.8 气—液两相流流动特性的在线测量系统 324

7.8.1 测量系统 325

7.8.2 在线测量系统的应用 327

参考文献 333

索引 336

主要符号表 339