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电弧炉冶炼过程中会产生大量的粉尘,其简单堆放会造成严重的环境污染。虽然对粉尘进行综合处理可以减少粉尘堆放所造成的环境危害,但从源头上减少粉尘的产生不仅能够减少处理粉尘的成本,还能减少对环境的污染。电弧炉内脱碳反应过程产生大量CO气体,气泡在熔池表面破裂使熔体进入到烟气中是粉尘产生的主要方式。本文通过物理模拟和数值模拟相结合的方法模拟研究两个CO气泡在液液中的上浮及破裂过程,从而找出多个气泡上升破裂产生粉尘的规律,为减少粉尘的产生提供理论依据。 采用数值模拟研究不同初始直径的气泡上升迁移过程,研究发现单个气泡的直径越大,气泡在上升过程变形越严重;液体的粘度系数越大,单个气泡上升速度越慢,气泡的形状越稳定;并排双气泡同时上升时,气泡存在临界聚并距离,超过这个距离时,气泡很难融合,随着气泡的初始直径的增大,临界聚并距离增大。 采用HX-7高速摄像机拍摄并排双气泡在模拟钢液中的产生、上升和破裂过程及其在钢渣界面的上浮过程,并利用后处理软件Hot-Link及Photoshop对气泡运动过程进行分析。研究发现,吹气孔径越大,气泡在吹气孔成长的时间越长,产生的气泡越大;气泡在上升过程中形状由球形快速变为椭球形,气泡的当量直径越大,气泡形状越扁;吹气孔径为3mm时竖直方向的上升速度最大,吹气孔径为4mm时水平方向的速度最大;气泡在吹气量较小时,飞溅的液滴范围小且容易产生喷溅小液滴,吹气量增大时液面波动大,飞溅液滴范围大且主要为液膜破裂产生的小液珠。 此外,本文还对并排双气泡在不同吹气量、初始间距和收集板高度等工艺参数条件下上升破裂时液滴产生量的变化情况进行了物理模拟。结果表明,随着吹气量增加,被滤纸吸收的液滴量增加,到达一定气量后,液面波动剧烈,被滤纸吸收的液滴量减少;两气泡之间的水平距离越小,气泡越容易发生融合,被滤纸吸收的液滴也越多,但是气泡直径太大时,融合的气泡会再次破裂,导致被滤纸吸收的液滴减小;吹气量的增加,滤纸上液滴的分布范围变大且分散;在滤纸距离液面高度为10mm时,4mm吹气孔径产生的飞溅液滴被吸收的最多,在滤纸距离液面高度为15mm以后,3mm吹气孔径产生的飞溅液滴被滤纸吸收的最多;渣的粘度指数越大,气泡破裂产生的飞溅距离较小,被滤纸吸收的量就越少。