本文關(guān)鍵詞：高爐熔渣纖維化過程中的傳熱規(guī)律研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能和礦物資源的高質(zhì)高效利用是目前研究的熱點(diǎn),作為煉鐵過程的主要副產(chǎn)品,高爐熔渣成纖是資源深度利用的一個重要途徑,調(diào)質(zhì)是成纖前的必備環(huán)節(jié),傳熱直接影響調(diào)質(zhì)劑的加入量和熔渣的成纖性能,傳統(tǒng)的作法全憑經(jīng)典理論和經(jīng)驗,特別是利用二階偏微分方程研究黏彈性的熔渣傳熱問題時難以精確的刻畫和模擬,本文創(chuàng)造性的引入分?jǐn)?shù)階微分算子理論研究熔渣成纖過程的微觀傳熱機(jī)理,達(dá)到“一葉以知秋”的目的,以對實踐或生產(chǎn)提供有意義的支撐。針對調(diào)質(zhì)劑在渣液中的傳熱問題,首先分五個階段對從接觸液面到完全浸入的傳熱規(guī)律進(jìn)行了探討,然后以調(diào)質(zhì)劑在高爐熔渣熔化過程中顯示的擴(kuò)散性質(zhì)為基礎(chǔ),結(jié)合傳導(dǎo)傳熱和輻射傳熱兩種方式,首次引入局部分?jǐn)?shù)階微分算子,建立了調(diào)質(zhì)劑浸入熔渣過程的瞬態(tài)分?jǐn)?shù)階傳熱模型,用構(gòu)建的局部分?jǐn)?shù)階楊-拉普拉斯變換和傅里葉變換兩種算法進(jìn)行了求解,通過與實際實驗數(shù)據(jù)的比較,得到了滿足要求的最佳分層維數(shù)和熔化時間。為設(shè)計調(diào)質(zhì)爐熔池尺寸和確定調(diào)質(zhì)劑顆粒的范圍提供了依據(jù)。針對調(diào)質(zhì)劑在渣液中的均熱問題,從外部加熱和化學(xué)反應(yīng)兩個方面進(jìn)行了分析�？紤]外部加熱時,以能量守恒定律為基礎(chǔ),建立了調(diào)質(zhì)劑熔化前固體內(nèi)部的局部分?jǐn)?shù)階均熱模型,并用設(shè)計的局部分?jǐn)?shù)階楊-傅里葉變換算法進(jìn)行了求解,計算得到了不同半徑下的調(diào)質(zhì)劑顆粒的物理均熱時間,并通過與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得到了最佳分層維數(shù)�？紤]化學(xué)反應(yīng)時,通過對熔渣中的反應(yīng)進(jìn)行綜合評判,給出了主要的反應(yīng)方程,并利用未反應(yīng)模型和均質(zhì)過程中的擴(kuò)散模型,求解出了均熱過程中時間與溫度的直接關(guān)系。為調(diào)質(zhì)劑的加入速度、設(shè)備的選型和功率的設(shè)置提供了理論參考。針對動態(tài)液渣在傾倒后的流股形式的傳熱問題,分別從液芯到流股邊界、流股邊界到外界空氣兩個方面進(jìn)行了分析。建立模型求解了對流換熱量、輻射散熱量、層流狀態(tài)下渣液半徑對傳熱的影響規(guī)律和流柱熱量的總散失比例,得到了最優(yōu)流股半徑、最大流股高度和過余溫度。針對動態(tài)渣液在渣槽中運(yùn)動時的傳熱問題,從輻射和傳導(dǎo)傳熱角度考慮,建立模型并得出了槽中熔渣與空氣間的輻射散熱流量、渣槽與熔渣之間的導(dǎo)熱量,給出了熔渣在渣槽中熱剩余量的計算方程,并得到熱剩余量與熔渣在渣槽中的深度成正比關(guān)系的結(jié)論。計算結(jié)果與實驗測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比,證明了方法的可靠性。為確定最佳成纖的出渣溫度、渣流的大小等方面奠定了基礎(chǔ)。針對渣液噴吹纖維化時的傳熱問題,基于流動及噴吹過程的渣液破碎機(jī)理的基礎(chǔ),通過改變雷諾數(shù)和卡門渦漩的流動狀態(tài),建立了散熱模型,分別給出了渣液細(xì)線、渣液成形線上的散熱規(guī)律�；趯α鱾鳠崂碚�,基于局部分?jǐn)?shù)階微分算子,建立了渣液液滴的局部分?jǐn)?shù)階散熱模型,并建立局部分?jǐn)?shù)階Adomian算法進(jìn)行了求解。為確定噴吹口半徑、分析成纖機(jī)理等方面提供了前期準(zhǔn)備�？傊�,通過上述對高爐熔渣直接纖維化的調(diào)質(zhì)、均質(zhì)、傾倒、渣槽流動、噴吹五個過程的傳熱規(guī)律的研究,將為其工業(yè)化過程中的熱量補(bǔ)償和潛熱利用提供支撐,具有一定的理論意義和實際價值。
【關(guān)鍵詞】：傳熱規(guī)律 分?jǐn)?shù)階模型 直接纖維化 高爐熔渣 噴吹
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF534
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 選題背景與課題來源13-15
• 1.1.1 選題背景及意義13-14
• 1.1.2 課題來源14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 高爐熔渣處理技術(shù)現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 傳熱模型與分?jǐn)?shù)階微分方程17-20
• 1.3 研究內(nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 高爐熔渣調(diào)質(zhì)直接纖維化工藝22-43
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實驗原料與設(shè)備23-25
• 2.2.1 高爐渣及調(diào)質(zhì)劑的基礎(chǔ)性能23-24
• 2.2.2 實驗設(shè)備24-25
• 2.3 高爐渣作為礦渣棉原料的可行性分析25-27
• 2.4 調(diào)質(zhì)機(jī)理與成纖方法27-31
• 2.4.1 調(diào)質(zhì)機(jī)理27-29
• 2.4.2 成纖工藝方法29-31
• 2.5 高爐熔渣調(diào)質(zhì)過程31-40
• 2.5.1 調(diào)質(zhì)配比方案31
• 2.5.2 調(diào)質(zhì)結(jié)果分析31-40
• 2.6 熔渣噴吹成纖工藝流程40-43
• 2.6.1 熔渣成纖工藝40
• 2.6.2 液態(tài)纖維冷卻過程分析40-41
• 2.6.3 纖維基礎(chǔ)性能分析41-43
• 第3章 調(diào)質(zhì)劑顆粒在高爐熔渣中的傳熱模型43-59
• 3.1 引言43-44
• 3.2 調(diào)質(zhì)劑浸入到熔渣的熔化過程傳熱分析44-51
• 3.2.1 h=R時的熔化過程傳熱分析44-45
• 3.2.2 0＜h＜R時的熔化過程傳熱分析45-46
• 3.2.3 h=0 時的熔化過程傳熱分析46
• 3.2.4 -R＜h＜0 時的熔化過程傳熱分析46-47
• 3.2.5 h＜-R浸沒時的熔化過程傳熱分析47-51
• 3.3 計算調(diào)質(zhì)劑顆粒熔化時間的瞬態(tài)分?jǐn)?shù)階傳熱模型51-56
• 3.3.1 求解熔渣溫度的分?jǐn)?shù)階模型52
• 3.3.2 局部分?jǐn)?shù)階楊-拉普拉斯變換算法數(shù)值求解52-55
• 3.3.3 局部傅里葉級數(shù)算法數(shù)值求解55-56
• 3.4 熔化傳熱時間運(yùn)算結(jié)果及分析56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第4章 調(diào)質(zhì)劑在高爐熔渣中的均熱規(guī)律59-75
• 4.1 引言59
• 4.2 均熱過程的相關(guān)基礎(chǔ)理論59-61
• 4.3 調(diào)質(zhì)劑在熔渣中物理過程的分?jǐn)?shù)階均熱模型61-64
• 4.3.1 調(diào)質(zhì)劑溶化后的均熱時間分析62-63
• 4.3.2 調(diào)質(zhì)劑熔化前的固體內(nèi)部局部分?jǐn)?shù)階均熱模型63-64
• 4.4 局部分?jǐn)?shù)階YANG-FOURIE變換法求解64-67
• 4.4.1 局部分?jǐn)?shù)階Yang-Fourier變換及其屬性64-65
• 4.4.2 局部分?jǐn)?shù)階Yang-Fourier變換方法求解析解65-66
• 4.4.3 均熱時間運(yùn)算結(jié)果及分析66-67
• 4.5 調(diào)質(zhì)劑化學(xué)反應(yīng)過程的均熱時間分析67-74
• 4.5.1 高爐渣內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)67-69
• 4.5.2 調(diào)質(zhì)劑化學(xué)均熱時間計算69-74
• 4.6 本章小結(jié)74-75
• 第5章 動態(tài)渣液傳熱規(guī)律75-93
• 5.1 引言75
• 5.2 渣液流柱的散熱分析75-84
• 5.2.1 對流熱損失分析計算75-76
• 5.2.2 輻射熱與對流熱損失分析計算76-77
• 5.2.3 流股剩余熱量分析計算77-78
• 5.2.4 渣液柱的散熱分析78-84
• 5.3 渣液流在溜槽中的散熱分析84-91
• 5.3.1 渣槽內(nèi)熔渣散熱量計算84-90
• 5.3.2 渣槽內(nèi)熔渣熱剩余量計算90-91
• 5.4 本章小結(jié)91-93
• 第6章 高爐熔渣纖維化中噴吹過程的傳熱規(guī)律93-110
• 6.1 引言93
• 6.2 噴吹過程渣流的破碎機(jī)理分析93-96
• 6.3 噴吹過程渣流的散熱機(jī)理分析96-102
• 6.3.1 渣液細(xì)線的傳熱規(guī)律分析97-99
• 6.3.2 渣液成纖過程傳熱規(guī)律分析99-102
• 6.4 纖維冷卻過程分析102-107
• 6.4.1 氣-液換熱規(guī)律分析103
• 6.4.2 潛熱釋放對纖維凝固過程的影響103
• 6.4.3 氣-固換熱過程分析103-104
• 6.4.4 纖維冷卻過程中的溫度場分析104-105
• 6.4.5 纖維各處溫度變化105-107
• 6.5 渣滴的分?jǐn)?shù)階傳熱模型及散熱規(guī)律107-109
• 6.6 本章小結(jié)109-110
• 結(jié)論110-112
• 參考文獻(xiàn)112-119
• 攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果119-122
• 致謝122-123
• 作者簡介123

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：282970