回轉筒體高溫物料噴霧冷卻傳熱特性與應用研究.pdf

1、筒式冷卻機是轉底爐工藝線的重要設備，金屬化物料經過轉底爐還原后溫度高達1100℃，通過溜槽進入回轉筒體內，在筒體外間接冷卻散熱使溫度降至300℃以下。傳統(tǒng)的通過冷卻水浸泡筒體或噴淋筒體外壁的冷卻方式存在設備冷卻效率低、資源浪費嚴重、成本高、環(huán)保性差的缺陷。本文以噴霧冷卻技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)冷卻方式，分析回轉筒體內物料間接冷卻的傳熱過程，通過數(shù)值模擬和實驗方法分析噴霧冷卻特性。經過對筒式噴霧冷卻機傳熱特性的研究，得到影響冷卻效率的主要因素，并利用

2、分析結論設計噴霧冷卻系統(tǒng)，改進鋼鐵行業(yè)目前高能耗、低效的冷卻方式，具有較大的工程應用價值。
　　冷卻機回轉筒體內物料冷卻的傳熱過程可以分為兩部分：一是顆粒物料與筒體之間的傳熱過程，二是筒體外壁噴霧冷卻過程。對于前者，分析顆粒物料在回轉筒體內的運動和傳熱特性，基于熱滲透理論建立顆粒物料與筒體內壁的傳熱模型，得到筒體外壁散熱區(qū)域分布，將其在軸向分為高溫區(qū)和低溫區(qū)，在周向分為主散熱區(qū)和輔助散熱區(qū)。對于后者，分析筒體壁面噴霧冷卻機理，以池

3、內膜態(tài)沸騰為基礎，建立噴霧冷卻傳熱模型，總結影響冷卻效率的參數(shù)。
　　筒體外壁面的主散熱區(qū)是本文的研究重點，針對主散熱區(qū)，運用數(shù)值仿真方法對噴霧冷卻過程進行模擬，得到霧化特性和換熱特性，并設計實驗驗證，結果顯示噴霧冷卻主要包括沸騰汽化和水對流換熱兩部分，噴霧區(qū)域換熱系數(shù)呈中間大、逐漸向邊緣減小的不均勻分布。本文同時對各個噴霧系統(tǒng)參數(shù)下的換熱系數(shù)和霧化特性進行分析比較，得到減小霧化液滴的平均索特直徑和增加液滴出口速度可以提高冷卻效率