并排雙氣泡在液體中遷移過(guò)程的物理模擬和數(shù)值模擬.pdf

1、電弧爐冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，其簡(jiǎn)單堆放會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。雖然對(duì)粉塵進(jìn)行綜合處理可以減少粉塵堆放所造成的環(huán)境危害，但從源頭上減少粉塵的產(chǎn)生不僅能夠減少處理粉塵的成本，還能減少對(duì)環(huán)境的污染。電弧爐內(nèi)脫碳反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生大量CO氣體，氣泡在熔池表面破裂使熔體進(jìn)入到煙氣中是粉塵產(chǎn)生的主要方式。本文通過(guò)物理模擬和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法模擬研究?jī)蓚€(gè)CO氣泡在液液中的上浮及破裂過(guò)程，從而找出多個(gè)氣泡上升破裂產(chǎn)生粉塵的規(guī)律，為減少粉塵的產(chǎn)生提供理論

2、依據(jù)。
　　采用數(shù)值模擬研究不同初始直徑的氣泡上升遷移過(guò)程，研究發(fā)現(xiàn)單個(gè)氣泡的直徑越大，氣泡在上升過(guò)程變形越嚴(yán)重;液體的粘度系數(shù)越大，單個(gè)氣泡上升速度越慢，氣泡的形狀越穩(wěn)定;并排雙氣泡同時(shí)上升時(shí)，氣泡存在臨界聚并距離，超過(guò)這個(gè)距離時(shí)，氣泡很難融合，隨著氣泡的初始直徑的增大，臨界聚并距離增大。
　　采用HX-7高速攝像機(jī)拍攝并排雙氣泡在模擬鋼液中的產(chǎn)生、上升和破裂過(guò)程及其在鋼渣界面的上浮過(guò)程，并利用后處理軟件Hot-Link及

3、Photoshop對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，吹氣孔徑越大，氣泡在吹氣孔成長(zhǎng)的時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的氣泡越大;氣泡在上升過(guò)程中形狀由球形快速變?yōu)闄E球形，氣泡的當(dāng)量直徑越大，氣泡形狀越扁;吹氣孔徑為3mm時(shí)豎直方向的上升速度最大，吹氣孔徑為4mm時(shí)水平方向的速度最大;氣泡在吹氣量較小時(shí)，飛濺的液滴范圍小且容易產(chǎn)生噴濺小液滴，吹氣量增大時(shí)液面波動(dòng)大，飛濺液滴范圍大且主要為液膜破裂產(chǎn)生的小液珠。
　　此外，本文還對(duì)并排雙氣泡在不同吹氣量

4、、初始間距和收集板高度等工藝參數(shù)條件下上升破裂時(shí)液滴產(chǎn)生量的變化情況進(jìn)行了物理模擬。結(jié)果表明，隨著吹氣量增加，被濾紙吸收的液滴量增加，到達(dá)一定氣量后，液面波動(dòng)劇烈，被濾紙吸收的液滴量減少;兩氣泡之間的水平距離越小，氣泡越容易發(fā)生融合，被濾紙吸收的液滴也越多，但是氣泡直徑太大時(shí)，融合的氣泡會(huì)再次破裂，導(dǎo)致被濾紙吸收的液滴減小;吹氣量的增加，濾紙上液滴的分布范圍變大且分散;在濾紙距離液面高度為10mm時(shí)，4mm吹氣孔徑產(chǎn)生的飛濺液滴被吸收的