Mathematical modeling of heat exchange of blast furnace slag droplets in a swirling gas flow

Abstract


The paper presents a mathematical model of the cooling process of liquid blast furnace slag for a single droplet as it moves in a swirling gas flow. The temperature fields of the liquid droplet during its solidification are determined, taking into account the two-phase zone. The trajectories of a droplet in a swirling flow have been determined. An algorithm for calculating the trajectory of a droplet in a swirling flow during its cooling has been developed.The developed mathematical model makes it possible to predict the characteristic dimensions of a granulation chamber when designing it, as well as to control the process of cooling the droplets produced by disk atomization of blast furnace slag in the dry granulation unit of liquid blast furnace slag.

Full Text

1

About the authors

N. N Sinitsyn

Cherepovets State University, Military University of Radio Electronics

N. V Zapatrina

Military University of Radio Electronics

I. A Sarycheva

Military University of Radio Electronics

J. V Gribkova

Military University of Radio Electronics

E. V Golitsyna

Military University of Radio Electronics

J. V Dontsova

Cherepovets State University

References

  1. New process for dry granulation and heat recovery from molten blast-furnace slag / S.J. Pickering, N. Hay, T.F. Roylance, G.H. Thomas // Ironmaking and Steelmaking. – 1985. – Vol.12, №.1. – P. 14–21.
  2. A review of waste heat recovery technologies towards molten slag in steel industry / H. Zhang, H. Wang, X. Zhu, Y. Qiu, K. Li, R. Chen, Q. Liao // Applied Energy. – 2013. – Vol. 112. – P. 956–966.
  3. Схемы переработки металлургических шлаков / А.И. Гамей, В.В. Наумкин, Н.В. Сукинова, З.Н. Мурзина // Сталь. – 2007. – № 2. – С. 144–145.
  4. Анализ работы доменных печей при высокой интенсивности плавки / С.В. Филатов, А.В. Лозович, В.Н. Титов, С.А. Загайнов, И.Ф. Курунов // Металлург. – 2017. – № 10. – С. 18–21.
  5. Внедрение энергоэффективных решений при выплавке чугуна в ПАО «НЛМК» / С.В. Филатов, И.Ф. Курунов, В.Н. Титов, С.А. Загайнов // Металлург. – 2019. – № 4. – С. 25-28.
  6. Barati, M. Energy recovery from high temperature slags / M. Barati, S. Esfahani, T.A. Utigard // Energy. – 2011. – Vol. 36(9). – P. 5440–5449.
  7. Xie, D. Dry granulation to provide a sustainable solution for slag treatment / D. Xie, S. Jahanshahi, T. Norgate // Sustainable Mining Conference. – 17–19 August – 2010. – Kalgoorlie, WA, Australia. – P. 22–28.
  8. Каппес, Х. Сухая грануляция шлака с утилизацией энергии – от рождения идеи до пилотной установки / Х. Каппес, Д. Мичелс // Черные металлы. – 2015. – № 5 (1001). – С. 46–52.
  9. A Review of Granulation Process for Blast Furnace Slag / P. Yu, S. Wang, Y. Li, G. Xu // MATEC Web of Conferences. The 3rd International Conference on Industrial Engineering and Applications (ICIEA). – Hong Kong, 2016. – Vol. 68. – P. 6–10.
  10. О возможности использования теплового баланса доменной плавки для контроля тепловых потерь / О.П. Онорин, А.А. Полинов, А.В. Павлов, Н.А. Спирин, И.А. Гурин // Металлург. – 2018. – № 3. – С. 30–34.
  11. Потери тепла с жидкими доменными шлаками и технические решения по их сокращению / Г.И. Урбанович, Е.Г. Урбанович, В.А. Панов, В.Ф. Воропаев, В.И. Басов // Известия вузов. Черная металлургия. – 2008. – № 7 (1303). – С. 51–56.
  12. Теплообмен в грануляционной камере установки сухой грануляции шлака / С.В. Лукин, Н.И. Шестаков, Е.М. Ильичева // Металлург. – 2019. – № 8. – С. 36 – 41.
  13. Математическая модель прогнозирования теплообмена одиночной капли доменного шлака при неустановившемся движении во встречном потоке газа / Н.Н. Синицын, Н.В. Запатрина, Ю.В. Донцова // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2022. – Т. 18, № 3. – С. 30–38.
  14. Сабуров, Э.Н. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве / Э.Н. Сабуров, С.В. Карпов; под ред. докт. техн. наук Э.Н. Сабурова. – М.: Экология, 1993. – 368 с.
  15. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справочник / Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцев [и др.]; под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. – М.: Энергоиздат, 1982. – 512 с.
  16. Юрьев, Б.П. Изучение теплофизических свойств доменных шлаков в процессе их термической обработки / Б.П. Юрьев // Известия вузов. Черная металлургия. – 2014. – № 11. – С. 5–10.
  17. Казанцев, Е.И. Промышленные печи: справочник / Е.И. Казанцев. – М.: Металлургия, 1975. – 368 с.
  18. Калиткин, Н.Н. Численные методы: учебное пособие для вузов / Н.Н. Калиткин; под ред. А.А. Самарского. – М.: Наука, 1978. – 512 с.
  19. Амосов, А.А. Вычислительные методы для инженеров: учеб. пособие / А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.В. Копченова. – М.: Высш. шк., 1994. – 544 с.
  20. Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. – 7-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 636 с.
  21. Пажи, Д.Г. Основы техники распыливания жидкостей / Д.Г. Пажи, В.С. Галустов. – М.: Химия, 1984. – 256 с.

Statistics

Views

Abstract - 51

PDF (Russian) - 44

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies