1594 工程科学学报.第43卷，第12期 1.6(a) (b) 1.4 自12 ◇ (50e 0.8 0.6 1 100200 300400 500 0.01 0.1 10 100 1000 G 图2扩散系数(a)、扩散边界层厚度(b)与重力系数关系曲线 Fig.2 Relationship between the diffusion coefficient(a)or thickness of the mass transfer diffusion layer(b)and gravity coefficient △pg(其中p为弥散相密度)和流体的黏度.而浮力 很有效的方法.尽管通过熔体搅拌等技术也可促 因子大小与重力系数成正比，因此超重力可以加 进熔体中的细小弥散相的分离，而超重力具有 速相分离，特别是两相的密度差很小时，例如硅冶 方向性，因此是一种熔体中细小弥散相深度分离 炼渣中的金属硅液滴分离，超重力技术是一种 的有效方法，两者示意图如图3所示 (a) (b) Bubbl Inclusion Molter Inclusion metal Molten metal ●-Gas for stirring 图3搅拌上浮与超重力除杂示意图.(a)搅拌上浮：(b)超重力除杂 Fig.3 Schematic of inclusion removal by gas bubble stirring compared with supergravity:(a)stirring and floating;(b)impurity removal under supergravity 2超重力冶金研究的实验方法 吊杯内装有电阻加热炉的水平转子离心机比 较适合进行高温超重力实验，但需要解决高速旋 超重力可在反应器旋转条件下产生.工程实 转条件下反应器的连续加热与温度测控、高速旋 践应用，可根据熔体对象的性质、目的、规模、超 转反应器内部气氛控制等动态反应端与离心机外 重力的效果等因素设计相应工艺和反应器5-) 静态控制端联接的实验技术，加热炉的电阻加热 尽管工程上超重力反应器可有多种多样，但基本 电流输入和温度测量电势弱电输出，可分别采用 上可分为超重力过滤（或溢流）连续分离处理反应 装在离心机转轴上的滑动导电环来实现劉：反应 器和超重力富集批处理反应器两类，如图4所示， 器内的气氛输入或输出，可通过装在离心机转轴 而高温冶金超重力实验研究是开发工艺技术和设 上的磁流体密封滑动导流环来实现吼，至于反应 计反应器的基础.作为实验研究，应选取工程反应 器的结构及材料，可根据实验目的进行相应设计， 器中的某一点或区域进行实验，获得超重力大小 例如直桶式坩埚可进行不同相的沉降或上浮分离 等因素的影响规律，据此设计工程反应器和工艺 富集实验、带有微孔滤板的坩埚可进行固液相的 参数 热过滤分离实验Δρg（其中 ρ 为弥散相密度）和流体的黏度. 而浮力 因子大小与重力系数成正比，因此超重力可以加 速相分离，特别是两相的密度差很小时，例如硅冶 炼渣中的金属硅液滴分离[13] ，超重力技术是一种 很有效的方法. 尽管通过熔体搅拌等技术也可促 进熔体中的细小弥散相的分离[14] ，而超重力具有 方向性，因此是一种熔体中细小弥散相深度分离 的有效方法，两者示意图如图 3 所示. (a) (b) Bubble Inclusion Inclusion Molten metal Molten metal Gas for stirring Normal gravity Super gravity 图 3    搅拌上浮与超重力除杂示意图. （a）搅拌上浮；（b）超重力除杂 Fig.3     Schematic  of  inclusion  removal  by  gas  bubble  stirring  compared  with  supergravity:  (a)  stirring  and  floating;  (b)  impurity  removal  under supergravity 2    超重力冶金研究的实验方法 超重力可在反应器旋转条件下产生. 工程实 践应用，可根据熔体对象的性质、目的、规模、超 重力的效果等因素设计相应工艺和反应器[15−17] . 尽管工程上超重力反应器可有多种多样，但基本 上可分为超重力过滤（或溢流）连续分离处理反应 器和超重力富集批处理反应器两类，如图 4 所示， 而高温冶金超重力实验研究是开发工艺技术和设 计反应器的基础. 作为实验研究，应选取工程反应 器中的某一点或区域进行实验，获得超重力大小 等因素的影响规律，据此设计工程反应器和工艺 参数. 吊杯内装有电阻加热炉的水平转子离心机比 较适合进行高温超重力实验，但需要解决高速旋 转条件下反应器的连续加热与温度测控、高速旋 转反应器内部气氛控制等动态反应端与离心机外 静态控制端联接的实验技术. 加热炉的电阻加热 电流输入和温度测量电势弱电输出，可分别采用 装在离心机转轴上的滑动导电环来实现[18] ；反应 器内的气氛输入或输出，可通过装在离心机转轴 上的磁流体密封滑动导流环来实现[19] ；至于反应 器的结构及材料，可根据实验目的进行相应设计， 例如直桶式坩埚可进行不同相的沉降或上浮分离 富集实验、带有微孔滤板的坩埚可进行固液相的 热过滤分离实验. 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 D/(10 5 cm2·g−1 ) 1 (a) 100 200 300 400 500 G 1 δ/(10−2 cm) (b) G 0.01 0.1 1 10 100 1000 图 2    扩散系数（a）、扩散边界层厚度（b）与重力系数关系曲线 Fig.2    Relationship between the diffusion coefficient (a) or thickness of the mass transfer diffusion layer (b) and gravity coefficient · 1594 · 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期