搖包內兩相液體界面運動規(guī)律的研究.pdf

1、搖包又稱搖爐，是冶金行業(yè)用來處理金屬液的設備。在鐵合金的生產(chǎn)中，將爐渣與液態(tài)鐵合金放入搖包內進行搖動，可改善其動力學條件，使渣鐵混合，增大反應界面，加速擴散過程，縮短反應時間。
　　 搖包法生產(chǎn)中、低碳錳(鉻)鐵，不僅經(jīng)濟效益明顯，而且產(chǎn)品質量好，錳(鉻)的回收率也高。但是由于搖包體積大、不透明、內部液體運動復雜等原因，對搖包的使用只能依靠反復試驗和生產(chǎn)經(jīng)驗的總結，難以形成系統(tǒng)的認識。而在小型搖包機上放置透明搖包模型，則既可以模

2、擬實際生產(chǎn)中兩相液體的相互作用，又可以清楚地觀察并記錄液體的運動規(guī)律。本文以搖包內兩相液體界面的運動為研究對象，著重研究了以下幾個方面的內容。
　　 首先，對搖包內液體運動的影響因素進行了分析。影響搖包內液體運動的主要因素有：偏心距、轉速、液面高度、上下液體比和搖包直徑等。利用正交試驗設計法，分析了各影響因素間的主次關系。結果表明，轉速是影響包內液體運動的最主要因素，其次是偏心距，而上下液體比和液面高度是次要因素。通過交互試驗驗

3、證，在出現(xiàn)海浪波的轉速附近，其中偏心距和液面高度、轉速和液面高度的交互作用顯著，偏心距和轉速之間也有明顯的交互作用。
　　 其次，設計了單因素系列試驗。在每個系列試驗中，只改變一個因素，以分析這一因素對包內液體運動的影響規(guī)律。結果表明，搖包有一個最佳轉速，小于或大于最佳轉速，搖包內液體運動都不理想；當偏心距增加時，液體界面可以達到的最大振幅也會增加；在試驗范圍內，界面振幅的變化與液面高度成正比；當轉速較小，界面振幅隨著搖包直徑的

4、增大而增加，轉速較大時，界面振幅隨搖包直徑的增大而減小。同時，界面的海浪波狀態(tài)的臨界轉速與偏心距、液面高度成線性正比關系；與搖包直徑成線性反比關系。
　　 通過大量試驗，總結出在轉速逐漸增加的過程中，兩相液體界面共經(jīng)歷了七個狀態(tài)：靜止——平擺——第一荷葉狀——海浪波——倒三角——第二荷葉狀——旋轉拋物面。其中，海浪波狀態(tài)及倒三角狀態(tài)是搖包實現(xiàn)充分攪拌以加速傳質的最佳界面運動狀態(tài)。通過計算得出了平擺狀態(tài)的振幅及并對海浪波狀態(tài)進行了