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.934 北京科技大学学报 第29卷 v0,即颗粒在xOy面上运动成一直线，这与不计煤 选用不当（计算选用炉料堆密度）和本算法的解，结 气曳力作用下颗粒的运动轨迹在xOy面上投影是 果所得布料半径分别为1.831,1.836,1.816， 一样的，只是运动的距离不同而已，这取决于颗粒的 1.823m,通过比较可以看出，不考虑颗粒所受曳力 下落时间，当煤气流速增大时，颗粒所受曳力将增 所计算的布料半径存在很大偏差，而考虑煤气对颗 大，则颗粒下落时间变长，布料半径变大， 粒的曳力时，计算曳力及密度选用不正确偏差也相 值得注意的是，在计算中的颗粒密度必须取颗 当大；特别是认为曳力分量与速度平方成正比时，计 粒的表观密度，而不是常用的炉料堆积密度，表观 算值比理想状态要远，而实际比理想的布料半径要 密度指材料在自然状态下单位体积的质量，自然状 近 态的体积包括颗粒内部的孔隙，显然表观密度比真 表1不同炉料颗粒的属性8 密度要小，而比堆积密度要大得多 Table 1 Properties of burden particles 2计算与分析 颗粒种类 o/(kg'm) d/m f 焦炭 990 0.050 0.72 0.50 以表1中的焦炭颗粒为例，其他参数如表2，分 烧结矿 3520 0.019 0.44 0.60 别计算了理想状态（不计颗粒在空区所受的曳力）、 球团矿 3690 0.013 0.99 0.20 曳力公式使用不当（曳力分量为分速度平方）、密度 表2计算所需参数3.刃 Table 2 Parameters used in simulation a/( o/(r's-1)Lo/m e/m oo/(ms)/(kg'm3) /(Pa's) vg/(m's1) hi/m ho/m 56 0.15 2.58 0.42 0.64 1.88 3X10-5 0 1.2 0 通过离散计算，煤气对颗粒的阻力系数从 气流速为零时，布料半径随颗粒粒径增大而变大，变 1.901到1.898间变化，因而在工程计算可以认为 化趋势却变缓，即各种炉料颗粒随粒径增大时，布料 阻力系数为常数，但各炉料颗粒的形状相差很大， 半径在向某固定值靠近，此值为不计煤气曳力作用 焦炭、烧结矿与球团矿的曳力系数应为不同的常数， 下的布料半径值（三种颗粒的理想布料半径分别为 已知焦炭颗粒粒径范围为0.02~0.10m,烧结 1.831,1.819,1.859m).可见，粒径愈大受煤气影 矿颗粒粒径范围为0.005~0.050m,球团矿颗粒粒 响愈小，当达到一定值时可忽略煤气曳力的作用，按 径范围为0.005~0.018m,其他参数如表1和表2， 理想状态来计算 则相应颗粒的布料半径如图3如示. 图4是焦炭与烧结矿的平均布料半径随料线高 度变化的曲线，颗粒落点随料线加深而变远，且焦炭 1.87 与烧结矿间布料半径的差距也增大，这是因为料线 1.85 1.83 加深，颗粒下降高度增加，则颗粒空区飞行时间变 1.81 长，因而落点变远，同时，颗粒受曳力作用时间也变 ◆一焦炭 一。一烧结矿 长，两种炉料的落点差异也就更明显 1.77 。一球团矿 2.6 1.75 ◆一焦炭 0.02 0.040.06 0.08 0.10 2.4 。一烧结矿 颗粒粒径m 2.2 图3不同炉料的布料半径变化曲线 Fig.3 Charging radius of different burdens 2.0 三种炉料平均布料半径分别为1.823,1.805， 1.8 0 0.5 1.0 1.5 2.0 1.857m,可见在煤气流速为零时，焦炭的平均落点 料线m 比烧结矿要远，且两者的差距在料线较浅时不是很 明显，这与开炉实测结果基本一致2,8】.球团矿的平 图4颗粒平均布料半径随料线变化曲线 Fig.4 Charging radius of particles vs.stock line 均布料半径最大，且球团矿的粒径较为均匀，落点范 围小，布料比较精确.从各曲线变化趋势可见，当煤 图5是炉料颗粒落点随煤气流速的变化曲线，v y0即颗粒在 xOy 面上运动成一直线这与不计煤 气曳力作用下颗粒的运动轨迹在 xOy 面上投影是 一样的只是运动的距离不同而已这取决于颗粒的 下落时间．当煤气流速增大时颗粒所受曳力将增 大则颗粒下落时间变长布料半径变大． 值得注意的是在计算中的颗粒密度必须取颗 粒的表观密度而不是常用的炉料堆积密度．表观 密度指材料在自然状态下单位体积的质量自然状 态的体积包括颗粒内部的孔隙显然表观密度比真 密度要小而比堆积密度要大得多． 2 计算与分析 以表1中的焦炭颗粒为例其他参数如表2分 别计算了理想状态（不计颗粒在空区所受的曳力）、 曳力公式使用不当（曳力分量为分速度平方）、密度 选用不当（计算选用炉料堆密度）和本算法的解结 果所 得 布 料 半 径 分 别 为 1∙8311∙8361∙816 1∙823m．通过比较可以看出不考虑颗粒所受曳力 所计算的布料半径存在很大偏差．而考虑煤气对颗 粒的曳力时计算曳力及密度选用不正确偏差也相 当大；特别是认为曳力分量与速度平方成正比时计 算值比理想状态要远而实际比理想的布料半径要 近． 表1 不同炉料颗粒的属性［36—7］ Table1 Properties of burden particles 颗粒种类 ρ／（kg·m —3） d／m ● f 焦炭 990 0∙050 0∙72 0∙50 烧结矿 3520 0∙019 0∙44 0∙60 球团矿 3690 0∙013 0∙99 0∙20 表2 计算所需参数［37］ Table2 Parameters used in simulation α／（°） ω／（r·s —1） L0／m e／m v0／（m·s —1） ρg／（kg·m —3） μ／（Pa·s） v g／（m·s —1） h1／m h0／m 56 0∙15 2∙58 0∙42 0∙64 1∙88 3×10—5 0 1∙2 0 通过离散计算煤气对颗粒的阻力系数从 1∙901到1∙898间变化因而在工程计算可以认为 阻力系数为常数．但各炉料颗粒的形状相差很大 焦炭、烧结矿与球团矿的曳力系数应为不同的常数． 已知焦炭颗粒粒径范围为0∙02～0∙10m烧结 矿颗粒粒径范围为0∙005～0∙050m球团矿颗粒粒 径范围为0∙005～0∙018m其他参数如表1和表2 则相应颗粒的布料半径如图3如示． 图3 不同炉料的布料半径变化曲线 Fig．3 Charging radius of different burdens 三种炉料平均布料半径分别为1∙8231∙805 1∙857m可见在煤气流速为零时焦炭的平均落点 比烧结矿要远且两者的差距在料线较浅时不是很 明显这与开炉实测结果基本一致［28］．球团矿的平 均布料半径最大且球团矿的粒径较为均匀落点范 围小布料比较精确．从各曲线变化趋势可见当煤 气流速为零时布料半径随颗粒粒径增大而变大变 化趋势却变缓即各种炉料颗粒随粒径增大时布料 半径在向某固定值靠近此值为不计煤气曳力作用 下的布料半径值（三种颗粒的理想布料半径分别为 1∙8311∙8191∙859m）．可见粒径愈大受煤气影 响愈小当达到一定值时可忽略煤气曳力的作用按 理想状态来计算． 图4是焦炭与烧结矿的平均布料半径随料线高 度变化的曲线颗粒落点随料线加深而变远且焦炭 与烧结矿间布料半径的差距也增大．这是因为料线 加深颗粒下降高度增加则颗粒空区飞行时间变 长因而落点变远．同时颗粒受曳力作用时间也变 长两种炉料的落点差异也就更明显． 图4 颗粒平均布料半径随料线变化曲线 Fig．4 Charging radius of particles vs．stock line 图5是炉料颗粒落点随煤气流速的变化曲线 ·934· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷