【摘 要】
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某厂高钛高炉渣通过“高温碳化-低温沸腾氯化”工艺提钛后的尾渣,由于其较高的氯离子含量需要经过处理后才可使用,采用流态化携水与尾渣撞击,在尾渣微界面形成过热沸腾协同高效脱氯反应是备受关注的重要途径。本文主要以水为研究对象,分别对液滴撞击常温表面的流动特性尤其是铺展特性以及撞击高温壁面的流动特性和传热特性进行研究。首先针对Fluent建立液滴撞击壁面的模型过程中的理论及思路进行了阐述,然后分别对液滴撞
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.51974046)
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某厂高钛高炉渣通过“高温碳化-低温沸腾氯化”工艺提钛后的尾渣,由于其较高的氯离子含量需要经过处理后才可使用,采用流态化携水与尾渣撞击,在尾渣微界面形成过热沸腾协同高效脱氯反应是备受关注的重要途径。本文主要以水为研究对象,分别对液滴撞击常温表面的流动特性尤其是铺展特性以及撞击高温壁面的流动特性和传热特性进行研究。首先针对Fluent建立液滴撞击壁面的模型过程中的理论及思路进行了阐述,然后分别对液滴撞击常温壁面以及高温壁面的过程进行了模拟研究。通过对液滴撞击常温壁面的数值模拟,将液滴撞击振荡前分为三个阶段,将其运动行为与压力场以及速度场相结合,验证了液滴铺展过程动能不断转变消耗的过程。在此基础上,针对We数对液滴铺展特性的影响进行了探究,发现液滴撞击速度以及液滴直径都对铺展具有促进作用,区别在于撞击速度对于铺展过程的促进较为明显,而液滴直径对于铺展的所能达到的结果影响明显。随着液滴撞击速度的增加,最大铺展系数会有一个由液滴直径所控制的峰值出现。同时还发现相同We数条件下时液滴的铺展系数并不相同甚至存在差异,因此并不能使用单一的We数去量化液滴直径铺展系数。最后通过对表面张力系数以及接触角的研究,发现二者的增加均对铺展存在抑制作用,区别在于表面张力在抑制最大铺展的同时会对整个铺展过程的速度加快。通过对液滴撞击高温壁面的数值模拟,首先针对壁面温度为573K的情况进行了探究,验证了液滴撞击随We数变化的三种不同运动行为:不破碎、回缩过程破碎以及撞击铺展破碎。在此基础上通过对壁面温度、液滴直径以及撞击速度对铺展特性的研究发现,液滴直径以及撞击速度对铺展特性的影响与常温一致。壁面温度对于铺展特性在撞击初始阶段并无太大影响,在液滴温度升高之后由于液滴物性的变化,铺展系数会有一定程度的增加。主要通过液滴直径、撞击速度、壁面温度对壁面热流密度的影响探究传热特性,发现三者都会增大最大壁面热流密度,且液滴直径以及壁面温度对壁面热流密度的影响相比于撞击速度较大。
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