王勇等：中间包等离子加热的物理模拟 .71· 度分布情况，并通过无纸记录仪对中间包内的温 1#和2#测温点位于中间包两个出口处，3#和4#测 度变化进行实时监测 温点位于中间包两个挡墙底部，5#测温点位于出 1.3实验方案 水口上部，其中每隔20s采集一次温度数据，连续 本实验在中间包两个不同位置进行加热，其 采集45min. 中两侧加热位置对称.A1方案，加热位置距离中 实验时首先在大包中注水，待大包中水达到一 间包中心225mm(挡墙内侧)，如图3所示.A2方 定液面高度时，打开大包长水口阀门向中间包中 案，加热位置距离中间包中心522.5mm(挡墙外 注水.待中间包内水达到工作液面时，将两个出水 侧)，如图4所示.每个位置处输入相同的蒸汽流 口阀门打开，并将两个出水口流量调节至3.68Lmin, 量，以表征不同加热位置对流场及温度场的影响. 然后调节钢包长水口的阀门使中间包液面稳定在 具体实验方案如表4所示.为保证准确性，每组实 工作液面处.待工作液面稳定后，开启蒸汽发生器 验方案至少重复三次 向中间包内吹入高温水蒸汽同时开始记录温度数 本实验使用的高温水蒸气为0.6MPa下的饱 据.5min后，在长水口入口处加入100mL饱和 和高温水蒸气，蒸汽温度约为150~158℃，其中蒸 KCI溶液，同时开启DJ8O0数据采集系统监测出水 汽出口位置距离工作液面为50mm,加热时间为 口电导率变化(40min).再过5min后，停止吹入 10min,测温位置分别为挡墙位置处和出水口位置 高温水蒸汽.流场显示实验中，在加热5min后加 处，以评价中间包横向温度分布情况，同时在挡墙 入100mL高锰酸钾溶液，同时开启摄像仪，待高 位置或者出水口位置处的不同液面深度处测温， 锰酸钾溶液充满整个中间包时，停止摄像 以表征中间包纵向方向上温度分布情况.不同位 2实验结果与分析 置处的测温方案如图3和4所示.加热位置在中 间包挡墙内侧时，1#和2#测温点位于中间包两个 2.1 RTD曲线分析 出口处，3#和4#测温点位于中间包两个挡墙底部， 采用刺激-响应的方法测定中间包内的流场 5#测温点位于挡墙中部.加热位置在挡墙外侧时， 情况，加入100mL的饱和KC1溶液作为示踪剂， Temperature measurement (different positions and depths)Heating Temperature measurement (different positions and depths) Dosition Work surface 图3A1测温方案示意图 Fig.3 Schematic diagram of temperature measurement in scheme Al Temperature measurement Temperature measurement (different positions and depths) Heating (different positions and depths) position ork surface 图4A2测温方案示意图 Fig.4 Schematic diagram of temperature measurement in scheme A2度分布情况，并通过无纸记录仪对中间包内的温 度变化进行实时监测. 1.3    实验方案 本实验在中间包两个不同位置进行加热，其 中两侧加热位置对称. A1 方案，加热位置距离中 间包中心 225 mm（挡墙内侧），如图 3 所示. A2 方 案，加热位置距离中间包中心 522.5 mm（挡墙外 侧），如图 4 所示. 每个位置处输入相同的蒸汽流 量，以表征不同加热位置对流场及温度场的影响. 具体实验方案如表 4 所示. 为保证准确性，每组实 验方案至少重复三次. 本实验使用的高温水蒸气为 0.6 MPa 下的饱 和高温水蒸气，蒸汽温度约为 150～158 ℃，其中蒸 汽出口位置距离工作液面为 50 mm，加热时间为 10 min，测温位置分别为挡墙位置处和出水口位置 处，以评价中间包横向温度分布情况，同时在挡墙 位置或者出水口位置处的不同液面深度处测温， 以表征中间包纵向方向上温度分布情况. 不同位 置处的测温方案如图 3 和 4 所示. 加热位置在中 间包挡墙内侧时，1#和 2#测温点位于中间包两个 出口处，3#和 4#测温点位于中间包两个挡墙底部， 5#测温点位于挡墙中部. 加热位置在挡墙外侧时， 1#和 2#测温点位于中间包两个出口处，3#和 4#测 温点位于中间包两个挡墙底部，5#测温点位于出 水口上部，其中每隔 20 s 采集一次温度数据，连续 采集 45 min. 实验时首先在大包中注水，待大包中水达到一 定液面高度时，打开大包长水口阀门向中间包中 注水. 待中间包内水达到工作液面时，将两个出水 口阀门打开，并将两个出水口流量调节至 3.68 L·min−1 ， 然后调节钢包长水口的阀门使中间包液面稳定在 工作液面处. 待工作液面稳定后，开启蒸汽发生器 向中间包内吹入高温水蒸汽同时开始记录温度数 据. 5 min 后，在长水口入口处加入 100 mL 饱和 KCl 溶液，同时开启 DJ800 数据采集系统监测出水 口电导率变化（40 min）. 再过 5 min 后，停止吹入 高温水蒸汽. 流场显示实验中，在加热 5 min 后加 入 100 mL 高锰酸钾溶液，同时开启摄像仪，待高 锰酸钾溶液充满整个中间包时，停止摄像. 2    实验结果与分析 2.1    RTD 曲线分析 采用刺激−响应的方法测定中间包内的流场 情况，加入 100 mL 的饱和 KCl 溶液作为示踪剂， Temperature measurement (different positions and depths) Temperature measurement (different positions and depths) Heating position 5# Work surface 3# 1# 4# 2# 图 3    A1 测温方案示意图 Fig.3    Schematic diagram of temperature measurement in scheme A1 Temperature measurement (different positions and depths) Temperature measurement (different positions and depths) Heating position 5# Work surface 3# 1# 4# 2# 图 4    A2 测温方案示意图 Fig.4    Schematic diagram of temperature measurement in scheme A2 王    勇等： 中间包等离子加热的物理模拟 · 71 ·