工程科学学报，第38卷，第9期：1242-1249,2016年9月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.9:1242-1249,September 2016 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2016.09.007:http://journals.ustb.edu.cn 空气外掠钢渣颗粒准则关系式及其影响因素 米沙”，谢锴)区，孙岱2”，李启” 1)中南大学能源科学与工程学院，长沙4100832)中南大学信息科学与工程学院，长沙410083 ☒通信作者，E-mail:mishacsu@163.com 摘要通过空冷固态高温钢渣颗粒实验，由实验数据拟合平均努塞尔数实验关联式.对空冷高温钢渣颗粒进行三维数值 模拟，研究不同绕流雷诺数下的准则关系式，分析空气外掠固态钢渣颗粒影响因素.研究得出空气冷却固态钢渣颗粒的实验 关联式与数值计算关联式，实验与数值计算之间误差较小，验证了采用SSTk一w模型计算的可靠性.实验结果表明：钢渣颗 粒的平均努塞尔数随着绕流雷诺数、粒径和气体流速的增大而增大.在同等条件下，钢渣粒径对平均努塞尔数的影响作用大 于气体流速：模拟空冷高温钢渣颗粒时，直径对钢渣颗粒凝固时间的影响作用最大，导热系数的影响作用次之，来流空气温度 影响作用最小 关键词钢渣：颗粒：气流：影响因素：努塞尔数：凝固时间 分类号TF4 Criterion equations and influencing factors of air flow around steel slag particles MI Sha,XIE Kai,SUN Dai,Li Qi 1)School of Energy Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China 2)School of Information Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China Corresponding author,E-mail:mishacsu@163.com ABSTRACT The experiment of air flowing high-temperature steel slag particles was done and the experimental correlation of non-di- mensional average Nusselt number was fitted.A three-dimensional numerical simulation of air-cooled high-temperature steel slag parti- cles was performed to study the criterion equations in different conditions and to analyze the influencing factors of air sweeping solid steel slag particles.The experimental correlation and numerical calculation of air-cooled solid steel slag particles were gained,and the error between the experimental and numerical calculation is very small,which verifies the reliability of the SST kw model.The results show that the average Nusselt number of slag particles increases with the increase of streaming Reynolds number,particle diameter, and air velocity.The particle diameter effect on the average Nusselt number is larger than the air velocity under the same conditions. The influence of the steel slag particle diameter on the solidification time is the largest,the thermal conductivity is the second,and the air stream temperature is the smallest. KEY WORDS steel slag:particles;air flow:influencing factors:Nusselt number;solidification time 钢渣是钢铁冶炼过程中排出的副产物之一，其温 亿t,而利用率仅在25%左右四，这均归咎于钢渣采用 度在1400℃以上，具有很高的显热资源.2009年我国水淬法处理工艺.急冷干法粒化技术余热回收效果显 钢渣热能全部回收可达1.6×10“kJ,相当于节省著，得到的钢渣玻璃化率和稳定性较高，可以提高钢渣 546.8万t标准煤，这些热资源在很大程度上没有 的利用率.干法粒化技术0，即钢渣在1400~1500℃ 得到有效的回收，2013年我国钢渣产量达到了1.17 时，把液态钢渣分离破碎成细小颗粒，通过增大钢渣颗 收稿日期：2015-06-03 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2009AA064603)工程科学学报，第 38 卷，第 9 期: 1242--1249，2016 年 9 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 9: 1242--1249，September 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 09． 007; http: / /journals． ustb． edu． cn 空气外掠钢渣颗粒准则关系式及其影响因素 米 沙1) ，谢 锴1) ，孙 岱2) ，李 启1) 1) 中南大学能源科学与工程学院，长沙 410083 2) 中南大学信息科学与工程学院，长沙 410083  通信作者，E-mail: mishacsu@ 163． com 摘 要 通过空冷固态高温钢渣颗粒实验，由实验数据拟合平均努塞尔数实验关联式． 对空冷高温钢渣颗粒进行三维数值 模拟，研究不同绕流雷诺数下的准则关系式，分析空气外掠固态钢渣颗粒影响因素． 研究得出空气冷却固态钢渣颗粒的实验 关联式与数值计算关联式，实验与数值计算之间误差较小，验证了采用 SST k--ω 模型计算的可靠性． 实验结果表明: 钢渣颗 粒的平均努塞尔数随着绕流雷诺数、粒径和气体流速的增大而增大． 在同等条件下，钢渣粒径对平均努塞尔数的影响作用大 于气体流速; 模拟空冷高温钢渣颗粒时，直径对钢渣颗粒凝固时间的影响作用最大，导热系数的影响作用次之，来流空气温度 影响作用最小． 关键词 钢渣; 颗粒; 气流; 影响因素; 努塞尔数; 凝固时间 分类号 TF4 Criterion equations and influencing factors of air flow around steel slag particles MI Sha1) ，XIE Kai 1)  ，SUN Dai 2) ，Li Qi 1) 1) School of Energy Science and Engineering，Central South University，Changsha 410083，China 2) School of Information Science and Engineering，Central South University，Changsha 410083，China  Corresponding author，E-mail: mishacsu@ 163． com ABSTＲACT The experiment of air flowing high-temperature steel slag particles was done and the experimental correlation of non-di￾mensional average Nusselt number was fitted． A three-dimensional numerical simulation of air-cooled high-temperature steel slag parti￾cles was performed to study the criterion equations in different conditions and to analyze the influencing factors of air sweeping solid steel slag particles． The experimental correlation and numerical calculation of air-cooled solid steel slag particles were gained，and the error between the experimental and numerical calculation is very small，which verifies the reliability of the SST k--ω model． The results show that the average Nusselt number of slag particles increases with the increase of streaming Ｒeynolds number，particle diameter， and air velocity． The particle diameter effect on the average Nusselt number is larger than the air velocity under the same conditions． The influence of the steel slag particle diameter on the solidification time is the largest，the thermal conductivity is the second，and the air stream temperature is the smallest． KEY WOＲDS steel slag; particles; air flow; influencing factors; Nusselt number; solidification time 收稿日期: 2015--06--03 基金项目: 国家高技术研究发展计划资助项目( 2009AA064603) 钢渣是钢铁冶炼过程中排出的副产物之一，其温 度在 1400 ℃以上，具有很高的显热资源． 2009 年我国 钢渣热能 全 部 回 收 可 达 1. 6 × 1014 kJ，相 当 于 节 省 546. 8 万 t 标准煤［1--2］，这些热资源在很大程度上没有 得到有效的回收，2013 年我国钢渣产量达到了 1. 17 亿 t，而利用率仅在 25% 左右［3］，这均归咎于钢渣采用 水淬法处理工艺． 急冷干法粒化技术余热回收效果显 著，得到的钢渣玻璃化率和稳定性较高，可以提高钢渣 的利用率． 干法粒化技术［4］，即钢渣在 1400 ～ 1500 ℃ 时，把液态钢渣分离破碎成细小颗粒，通过增大钢渣颗