2 Расчетная часть

2.1 Газораспределение в шахтной печи металлизации

Все потери напора в столбе шихты шахтной печи можно разделить на две группы:

1. Потери тепла на трение при движении газа через слой сыпучих материалов.

2. Потери напора на местные сопротивления.

Потери напора на трение в слое окатышей предполагают равномерное восходящее движение газового потока, без изменения его направления относительно вертикальной оси шахтной печи металлизации.

Основные виды местных потерь напора можно условно разделить на следующие группы:

• потери, связанные с изменением сечения потока (или его средней части). К ним относятся случаи внезапного расширения, сужения, а так же постепенного расширения и сужения потока;

• потери, вызванные изменением направления потока (различного рода повороты);

• потери, связанные с отделением одной части потока от другой или слиянием двух потоков в один общий.

В се эти виды местных потерь имеются в шахтной печи. Прежде всего, возникает внезапное расширение потока дутья при выходе его из фурм. Эта форма местного сопротивления известна, но обычно связывается с общим значением коэффициента сопротивления в формуле потерь давления по высоте печи. Следуя по направлению газового потока вверх, требуется учитывать постепенное расширение потока в заплечиках, а затем постепенное сужение газового потока в шахтной печи. Влияние постепенного расширения и сужения газового потока можно оценить соотношением площади поперечного сечения меняющихся размеров заплечиков и шахты.

Отмеченные виды местного сопротивления не исчерпывают особенностей движения газового потока в шахтной печи металлизации.

В шахте печи вследствие образования слоев различных материалов возникают местные сопротивления, связанные с изменением направления потока. Здесь же происходит отделение одной части потока от другой, а затем слияние нескольких потоков в общий.

Таблица 2 - Параметры окатышей

ρi,мм	+16	+12,5	+11,2	+8	+5	-5
qi,%	1,5	21,5	25,5	49,1	2,3	0,3

Насыпная или кажущаяся плотность ρ_н=2,18 т/м³

Плотность дисперсной фазы ρ_д=3900 кг/м³

Плотность сплошной фазы ρ_о.с=0,315 кг/м³

Динамический коэффициент вязкости ρ_с=8,42*10^-6 Па*с

Объемный расход сплошной фазы V_с=240000 м³/ч

Количество фурм n=122

Давление на уровне фурм Р_у.ф=5атм

Температура восстановительного газа Т=930 ^îС

Плотность сплошной фазы в условиях печи:

(1)

Динамический коэффициент вязкости при Т=1193 К (коэффициент с=73)

(2)

Объемный расход сплошной фазы в условиях печи:

(3)

Порозность слоя:

(4)

П лощадь сечения шахты на уровне фурмы:

(5)

Площадь свободного пространства в сечении шахты на уровне фурм:

(6)

Скорость движения сплошной фазы (скорость фильтрации):

(7)

Эквивалентный диаметр окатышей:

(8)

Для расчета потерь давления в металлургической практике при анализе гидродинамики плотного слоя обычно используют формулу Эргана:

(9)

которая учитывает наличие инерционных сил в движущемся потоке (второе слагаемое в правой части).

(10)

Высота слоя окатышей от уровня фурм составляет 7,2 м.

(11)