[其他]激波調(diào)整使風(fēng)量恒定的風(fēng)口無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 88102917 | 申請日: | 1988-05-19 |
| 公開(公告)號: | CN88102917A | 公開(公告)日: | 1988-12-21 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 尚世南;劉來發(fā);王希才;霍慶貴;徐廣惠;黃天民 | 申請(專利權(quán))人: | 鞍山鋼鐵學(xué)院 |
| 主分類號: | C21B7/16 | 分類號: | C21B7/16 |
| 代理公司: | 冶金專利事務(wù)所 | 代理人: | 趙之悅 |
| 地址: | 遼寧省鞍山*** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 激波 調(diào)整 風(fēng)量 恒定 風(fēng)口 | ||
本發(fā)明屬于一種流量穩(wěn)定裝置。
目前國內(nèi)外煉鐵高爐和各種煅燒物料的豎爐在爐身周圍均勻布置著許多風(fēng)口,這些風(fēng)口又與圍繞爐身的環(huán)形風(fēng)管連接,力求使各風(fēng)口前的風(fēng)壓Po相同,以達(dá)到每個風(fēng)口的進風(fēng)量相同。然而,由于這些風(fēng)口的管型是收縮型或直筒型的。根據(jù)風(fēng)量計算公式證明:每個風(fēng)口的進風(fēng)量不僅和風(fēng)口前的氣體壓力Po有關(guān),而且還與風(fēng)口出口處的爐膛壓力Pe有關(guān)。所以經(jīng)常導(dǎo)致爐內(nèi)各區(qū)域料層透氣性不同,在某些風(fēng)口附近料層松散透氣性好,該處Pe值小,風(fēng)口進風(fēng)量大。反之,在另一些風(fēng)口附近料層致密透氣性差,該處Pe值就大,風(fēng)口進風(fēng)量就小。由于各風(fēng)口的進風(fēng)量不同,必然導(dǎo)致燃燒帶發(fā)展不均衡;爐料熔化、下降不均衡;上升的還原性氣流分布不均衡,因此冶煉強度降低。由于這種惡性循環(huán),極易在料層中形成管道、懸料和偏料,給高爐生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的障礙。
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺點,使高爐各風(fēng)口進風(fēng)量相同,提高冶煉強度。
本發(fā)明的解決方案是:專門設(shè)計了一種利用激波進行自身調(diào)整使流量不隨反壓而變的風(fēng)口,其要點在于:風(fēng)口的管型為收縮-擴張型。風(fēng)口擴張段長度可按下式計算:
式中D和D臨-風(fēng)口的出口直徑和臨界直徑;α-風(fēng)口擴張段的擴張角。
風(fēng)口擴張段的擴張角α為8°~12°。
風(fēng)口收縮段的壁面型線可采用曲率半徑r≥1.75D臨的曲線與臨界截面圓滑連接。也可采用維托辛斯基公式來計算收縮段的壁面型線。
本發(fā)明結(jié)合附圖1詳細(xì)說明。
當(dāng)風(fēng)口前的壓力Po一定時,把爐缸壓力Pe降至足夠低(如附圖1中的工況Ⅲ),進入風(fēng)口的氣流在收縮段中靜壓降低、速度增加,在風(fēng)口最小截面(稱為臨界截面)處氣流速度達(dá)到音速,即氣流馬赫數(shù)M等于1。氣流進入擴張段,靜壓繼續(xù)降低,氣流進一步膨脹加速成為超音速氣流,即馬赫數(shù)M大于1。理論和實驗研究證實,風(fēng)口臨界截面上氣流馬赫數(shù)M等于1時,流動在此最小截面處發(fā)生壅塞,此時風(fēng)口的流量不隨出口反壓波動而變。對于高爐和豎爐來說,出口反壓即為風(fēng)口出口處的爐膛壓力Pe。
風(fēng)口流動發(fā)生壅塞后,其流量計算公式為:
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????公斤/秒(2)
式中????K-絕熱指數(shù);
R-氣體常數(shù);
F臨-風(fēng)口臨界截面積;
Po-風(fēng)口前的滯止壓力;
To-風(fēng)口前的滯止溫度。
從(2)式看出,風(fēng)口的進風(fēng)量與風(fēng)口出口處的爐缸壓力無關(guān)。
把爐缸壓力提高到工況Ⅱ(見附圖1)時,風(fēng)口擴張段內(nèi)將產(chǎn)生一道正激波,正激波的位置與爐缸壓力Pe有關(guān),Pe升高時,激波向風(fēng)口上游移動;Pe降低時,激波向風(fēng)口下游移動。在風(fēng)口擴張段中,超音速氣流穿越激波時,速度將突降變?yōu)閬喴羲贇饬?氣流靜壓則突躍上升(見附圖1中靜壓變化曲線Po-P臨-Px-Py-Pe)。
由附圖1看出,爐缸壓力Pe上下波動時,僅僅改變了激波位置,而臨界截面上的氣流參數(shù)和流動狀態(tài)未發(fā)生任何改變,因此風(fēng)口的氣體流量不隨爐缸壓力上下波動而變。風(fēng)口的氣體流量仍按(2)式計算確定。
在高爐和豎爐上安裝這種新型風(fēng)口就是按照工況Ⅱ的情況工作。由于每個風(fēng)口前的風(fēng)壓Po相同,風(fēng)口流量與爐缸壓力Pe上下波動無關(guān),因此各風(fēng)口進風(fēng)量必定相同。
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