直流埋弧電爐煉鋅多場(chǎng)耦合數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著濕法煉鋅技術(shù)的發(fā)展，凈化工序置換用鋅粉的需求越來(lái)越大。與其它鋅粉制備方法相比，電爐鋅粉具有活性好、成本低、原料來(lái)源廣等優(yōu)點(diǎn)，從而成為制備鋅粉最主要的方法。但人們對(duì)埋弧電爐煉鋅過(guò)程的熱工規(guī)律缺乏必要的了解，其設(shè)計(jì)與操作主要依靠經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)的方法。為此，本文應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對(duì)埋弧電爐內(nèi)部的熱工過(guò)程進(jìn)行仿真，獲得結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)電爐熱工過(guò)程的影響規(guī)律，為埋弧電爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)與操作提供理論依據(jù)。
　　以單陽(yáng)極和三陽(yáng)極直流埋弧電爐為

2、研究對(duì)象。在對(duì)單陽(yáng)極直流埋弧電爐的研究過(guò)程中，建立了三維電磁場(chǎng)模型，比較了電阻率為常數(shù)和隨溫度變化兩種工況下的電壓場(chǎng)、電流密度場(chǎng)等物理場(chǎng)。結(jié)果表明:不同電阻率影響的區(qū)域主要集中在電極附近，兩種工況下的參數(shù)相對(duì)變化率小于5％。模擬了功率不變時(shí)陰極插入深度對(duì)于電爐內(nèi)熔體物理場(chǎng)的影響，研究發(fā)現(xiàn)隨著陰極插入深度的增加，熔體內(nèi)電流密度、焦耳熱密度等參數(shù)的分布更為集中。
　　進(jìn)一步研究了單陽(yáng)極電爐內(nèi)熔體的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)。結(jié)果表明:浮力驅(qū)動(dòng)熔體流

3、動(dòng)的速度（1.7×10-1m/s）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電磁力的驅(qū)動(dòng)熔體流動(dòng)的速度（2.5×10-6m/S），熔體流動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力為浮力;比較了等效導(dǎo)熱系數(shù)模型、層流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和RNG k-ε模型下熔體內(nèi)的溫度分布，結(jié)合熔體內(nèi)流動(dòng)特征以及工業(yè)電爐內(nèi)實(shí)際溫度分布情況，發(fā)現(xiàn)RNG k-ε模型更用于爐內(nèi)熔體湍流流動(dòng)。
　　對(duì)三陽(yáng)極直流埋弧電爐的電磁場(chǎng)、流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果表明:在功率不變的情況下，陽(yáng)極距離中軸越遠(yuǎn)，電爐內(nèi)熔體的電壓增加