Особенности геометрии реакционной зоны при продувке через многосопловую фурму - Пульсирующая фурма в кислородном конвертере

В настоящее время широкое распространение получили многосопловые фурмы. Замеры динамических напоров, проведенные на моделях таких фурм [24, 25], показали, что пpи определенном угле наклона сопел к вертикали и расстоянии между ними имеет место смешение струй, что приводит в дальнейшем к формированию единой струи сложной формы, которая по мере удаления от среза фурмы постепенно приближается по форме к обычной осесимметричной струе. Конфигурация реакционной зоны в определенной степени связана с распределением эпюры динамических напоров струи на уровне поверхности ванны. Поэтому особенности, присущие многосопловым фурмам, должны накладывать отпечаток на размеры и форму углубления. При продувке через многополосовые фурмы с тем или иным наклоном сопел к вертикали воздействие струи на ванну вполне определяется вертикальной составляющей импульса единичной струи, равной

IН = I0 cos б.

Угол наклона обычно составляет 8--10°. Различие в величине IН и I0 Для угла 8--10° не превышает 1,5% и поэтому этим различием можно пренебречь.

На рис. 2.2 приведены данные по изучению проникновения струй, истекающих из одно - и многосопловых фурм [22]. Точки, отвечающие одно - и трехсопловой фурме, удовлетворительно располагаются вблизи общей кривой. Это говорит о том, что глубина проникновения струи газа в жидкость для трехсопловых фурм вполне определяется вертикальной составляющей импульса струи. По-видимому, для изучаемой трехсопловой фурмы турбулентные возмущения при смешении струй оказались развиты незначительно и они мало сказались на их аэродинамике.

Для четырехсопловых фурм (рис. 2.8, б) глубина струи несколько больше по сравнению с тем, какой она должна быть при отсутствии смешения струи. При угле наклона сопел к вертикали 8--10° и принятом в опыте расстоянии между ними для четырехсопловой фурмы имеет место влияние взаимного смешения струй на характер их дальнейшего течения. Это проявляется прежде всего в более медленном затухании скорости по длине такой струи. Наличие повышенного значения скорости в месте встречи с ванной приводит к более глубокому проникновению в жидкость.

Вместе с тем различие в величине проникновения, хотя и заметно, однако не превышает 10%. Поэтому в первом приближении полученные выражения могут быть использованы и в этом случае. Если же угол наклона увеличить до 12--15°, то взаимное влияние струй отсутствует. Точки, отвечающие такой фурме, располагаются ближе к усредняющей кривой для односопловой фурмы. Поэтому для таких фурм глубина проникновения однозначно связана с вертикальной проекцией импульса единичной струи.

Что же касается диаметра, то вследствие сложностей изучения этого вопроса при многосопловых фурмах данные по нему отсутствуют. В первом приближении диаметр реакционной зоны при многосопловой фурме определяется для каждой отдельной струи, как в случае односопловой фурмы. Если же отдельные струи сливаются в одну осесимметричную струю, то диаметр реакционной зоны в первом приближении можно рассчитать по формулам осесимметричной струи, введя в уравнение эквивалентный диаметр. Величина этого диаметра определяется из условия равенства площади поперечного сечения сопел одно - и многосопловой фурмы.

Все приведенные выше теоретические разработки влияния конструкции фурмы на геометрию реакционной зоны (поверхности контакта струи кислорода с ванной) содержат ряд общих положений.

    1. Наиболее важным из них является отмеченное выше положение о том, что аэродинамика газовой струи в жидкой ванне вполне определяется критерием Архимеда. 2. Как в теоретических, так и в большинстве экспериментальных исследований не учитывали влияния поповерхностного натяжения и вязкости жидкости; пренебрежение молекулярными силами не вносит существенных ошибок в результаты исследования первичных явлений, так как эти силы на несколько порядков меньше импульса струи. 3. В подавляющем большинстве полученные зависимости являются сугубо эмпирическими. Особенно это относится к уравнениям диаметра реакционной зоны, которые получены путем обработки опытных данных без каких-либо теоретических соображений. Исключением являются уравнения в работах [17, 26, 21], которые носят полуэмпирический или аналитический характер. При сравнении работ различных авторов выясняется, что их результаты недостаточно согласуются между собой. Иногда расхождения достигают 150--200%, что дает право сомневаться в достоверности методик, положенных в основу нахождения эмпирических уравнений. 4. Кроме того, можно отметить, что не существует формул для определения поверхности контакта струй кислорода с металлом при продувке через многосопловые фурмы, а именно: не учитываются углы наклона сопел к вертикальной оси фурмы, а также углы раскрытия сопел Лаваля.

Похожие статьи




Особенности геометрии реакционной зоны при продувке через многосопловую фурму - Пульсирующая фурма в кислородном конвертере

Предыдущая | Следующая