發(fā)布時間：2021-07-02 14:38

　　針對現(xiàn)有噴槍冷卻效果不佳的問題,對噴槍結構進行改進,將噴槍的外管內壁由光滑改為花紋結構,并對噴槍內的流動過程及噴槍周圍槍口磚溫度場進行模擬研究。仿真模擬結果表明,改進后的噴槍冷卻效果明顯優(yōu)于原始噴槍,特征區(qū)域的平均溫度降低了81 K,最高溫度降低了60 K。此外,通過提高噴槍進口的氣體壓力和質量流量,使原始噴槍的冷卻效果達到改進后噴槍的冷卻效果,以計算改進后噴槍的能耗指標和物耗指標。結果表明,在本文冷卻效果工況下（外管特征區(qū)域的平均溫度為897 K左右）,改進后噴槍的能耗指標降低了22.9%,物耗指標降低了38.9%。 

【文章來源】：有色冶金節(jié)能. 2020,36(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

底吹噴槍剖面圖

圖1 底吹噴槍剖面圖噴槍在使用過程中,外管溫度最高,為了降低其使用溫度,一般采用高速噴吹的氣體或者汽水混合物進行冷卻。為了增大空氣的冷卻面積,噴槍的外管一般設計為多孔結構,但是以往的設計通常是外管內壁光滑,次外層管壁呈多肋片狀突起,其冷卻效果有待提高。因此,本研究中設計了兩種新型噴槍結構,并通過模擬對比其冷卻效果。這兩種新型噴槍只有前端花瓣頭結構與原始方案有所區(qū)別,其余部分結構完全相同。對比例的花瓣頭結構如圖3所示。

噴槍在使用過程中,外管溫度最高,為了降低其使用溫度,一般采用高速噴吹的氣體或者汽水混合物進行冷卻。為了增大空氣的冷卻面積,噴槍的外管一般設計為多孔結構,但是以往的設計通常是外管內壁光滑,次外層管壁呈多肋片狀突起,其冷卻效果有待提高。因此,本研究中設計了兩種新型噴槍結構,并通過模擬對比其冷卻效果。這兩種新型噴槍只有前端花瓣頭結構與原始方案有所區(qū)別,其余部分結構完全相同。對比例的花瓣頭結構如圖3所示。利用GAMBIT軟件對原始方案和改進后的兩種方案的噴槍進行建模和網格劃分。由于三種噴槍后端結構完全相同,只針對前端花瓣頭進行建模。為了量化噴槍的冷卻效果,對噴槍周圍的槍口磚也進行建模,槍口磚區(qū)域的建模尺寸為200 mm×200 mm×210 mm。采用分塊網格劃分技術,對所建立的模型進行網格劃分,總網格數(shù)為80萬,網格扭曲度都在0.3以下,網格質量較高,滿足計算需求。

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]超音速火焰噴槍氣體流場的數(shù)值模擬分析[J]. 王引真,張永昂,孫玉偉,馮濤.  兵器材料科學與工程. 2012(02)
[3]有葉增壓器蝸殼內三維粘性可壓縮流場的CFD模擬[J]. 杜愛民,田永祥,任洪娟.  內燃機工程. 2005(03)

博士論文
[1]氧氣底吹熔煉爐內流體流動行為的模擬研究[D]. 王東興.東北大學 2017
[2]銅底吹爐吹氧過程數(shù)值模擬及實驗研究[D]. 余躍.北京科技大學 2017



本文編號：3260655