Vol.28 No.2 彭世恒等：中间包内非等温流现象研究 115· 象.入流进入中间包以后，主流在流过下挡板上 出现明显的上浮（自然对流）现象，包内流体流动 扬，只沿着熔池的表面流动，越过出口上方直接流 的方式与温差为+20℃（图3(a)时相似.但是， 向右侧端墙，然后沿墙而下流向出口，这样，中间 当温差进一步减小时，自然对流作用减弱，强制对 包右上部死区消失，下挡板后方的死区扩大（见图 流作用增强.当温度相差约2℃（图3(d))时，中 中白色部分).这种流动方式是自然对流占主导 间包内的上浮现象就不太明显，流动状态与等温 作用. 条件（图3(e)相近.因此认为这是一个临界条 为了研究中间包内自然对流产生的临界条 件，此时中间包准数Z弘之值为临界值 件，实验中逐步减小入流与中间包流体的温差， 中间包内特征点的温度记录也证实了上述观 从图中可以看出，当入流与包内水温相差大于+5 察.图4所示为温差+20℃，+10℃，+4℃和 ℃（图3(b)和(c)时，中间包内的流体流动都会 +2℃时，特征点温度随时间变化的曲线 (a)+20℃ b)+10℃ (c)+4℃ (d+2℃ ()等混 图3正温差时，中间包内流体的流动照片 Fig.3 A series of photographs taken during pouring hot water into the tundish model 45(a)4T=+20℃ 351 (b)4T=+10℃ 40 30 …2 25 25 44· n &6 6 -6 …6 20 -…9 0 100 200 300 400 15 050100150200250300 时间s 时间s 30- (c)△T=+4℃ 32 (d△T=+2℃ .2 28 +3 30 4-3 8 …6 26 26 ……8 4 -9 24 22 6 ewrrw 8, 0 18 16 18 0 100 200300 400 0100200300400 时间s 时间s 图4不同正温差亲件下中间包内特征点温度的变化 Fig.4 Temperature measurement results at selected points under positive temperature difference 如图4所示，当入流温度比中间包内水温度 最下层，温度也最低，由此可以看出，来流主流经 高20℃时，1点和2点的温度迅速升高，下挡板后 过上下挡板后，沿着熔池的表层流动，与拍摄照片 温度最先开始上升的是9点和10点，然后是8 所示结果相同. 点、7点，最后上升的是3点，在整个实验过程中， 减小入流与中间包内液体的温差至4℃，中 从上至下温度逐渐降低，3号热电偶处于熔池的 间包内温度分层现象还十分明显，上层温度高下。 彭世恒等 中间包内非等温流现象研究 象 ， 入流 进 入 中间包 以 后 ， 主流 在流 过 下 挡板 上 扬 ， 只沿着熔池 的表面流动 ， 越过 出 口 上方直接流 向右侧端墙 ， 然后沿墙而 下 流 向出 口 ， 这 样 ， 中间 包右上部死 区 消失 ， 下挡板后方的死 区扩大 见 图 中白色部分 这种 流 动方 式 是 自然 对 流 占主 导 作用 为了研 究 中 间包 内 自然 对 流 产 生 的 临 界 条 件 ， 实验 中逐 步 减 小 入 流 与 中 间包 流 体 的温 差 从图中可以看 出 ， 当入流与包 内水温相差大于 十 ℃ 图 和 。 时 ， 中间包 内的流体 流 动都会 出现 明显 的上浮 自然对 流 现 象 ， 包 内流 体 流 动 的方式与温差为 ℃ 图 时相似 ， 但是 ， 当温差进一 步减小时 ， 自然对流作用减弱 ， 强制对 流作用增强 当温度相 差 约 ℃ 图 时 ， 中 间包 内的上 浮现 象 就 不太 明显 ， 流 动状 态 与等温 条件 图 ” 相 近 因此 认 为这 是 一 个 临界 条 件 ， 此 时 中间包准数 之值为临界值 中间包 内特征点的温度记录也证实了上述观 察 图 所示 为温 差 十 ℃ ， 十 ℃ ， 十 ℃ 和 十 ℃ 时 ， 特征 点温度随时间变化的曲线 图 正通差时 ， 中间包内流体的流动照片 昭 址 比 ‘ △ △ ℃ ，‘，︸ 一、﹄ 护 侧蛆护、 侧 鸡 乙‘，， 、‘︸ 一 △ ℃ 一 二 一 一 多寸矛 时间 一 △升十 ℃ －一 一 … 一 一一 … 一 二藕渊萨糯御哪， 铭 侧护店、 ，，‘ 八曰 赵护店︸ 时间 日寸间 ﹄ 图 不同正沮差条件下中间包内特征点温度的变化 · 眠 吐比 吐 附 州 碑 如图 所 示 ， 当入 流温 度 比 中 间包 内水 温 度 最 下层 ， 温度也最 低 由此 可以看 出 ， 来流主 流经 高 ℃ 时 ， 点和 点的温度迅速升高 ， 下挡板后 过上 下挡板后 ， 沿着熔 池的表层 流动 ， 与拍摄照片 温度 最 先 开 始 上 升的 是 点 和 点 ， 然 后 是 所示结果相 同 点 、 点 ， 最后 上 升的是 点 ， 在整个 实验过 程 中 ， 减小入流与 中间包 内液 体 的温 差 至 ℃ ， 中 从上 至下温 度 逐 渐 降低 ， 号 热 电偶 处 于 熔 池 的 间包 内温度分 层现 象还 十分 明显 ， 上 层温 度高下