刘柳
- 作品数：19 被引量：121H指数：6
- 供职机构：中南大学能源科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：冶金工程理学自动化与计算机技术动力工程及工程热物理更多>>
- 静止液态金属中气泡上升过程实验研究被引量：1
- 2021年
- 为了研究液态金属中气泡流行为,采用X射线显影技术对镓铟锡合金中氩气泡浮升过程气泡直径、上升速度、纵横比进行测量与分析。研究结果表明:气泡直径随气体流量增加而增大,采用DAVIDSON等的关联式预测的气泡直径比实验值小,采用修正的IGUCHI等关联式所得预测值比实验值大,采用原始的IGUCHI等经验关联式所得预测值与实验值几乎相同,该经验关联式可作为预测液态金属中气泡直径的经验公式;采用SCHILLER等关联式预测的气泡滑移速度随气泡直径增大而呈线性增大,且预测值远大于实验值,GRACE等关联式所得的预测值与实验值相吻合,ISHII等关联式与TOMIYAMA等关联式所得的预测结果几乎相同,且预测值略大于实验值,这些经验关联式可用于预测液态金属中的气泡滑移速度。基于韦伯数We的MOORE,TAYLOR等以及LIU等经验关联式预测的纵横比小于实验值,而WELLEK等关联式所得的预测值与实验值非常吻合;基于Ta(Ta=ReMo0.23,其中,Re为雷诺数,Mo为莫顿数)的TADAKI等、FAN等以及LIU等经验关联式预测的纵横比均小于实验值。
- 刘柳闫红杰谭智凯黄正宗张河杨
- 关键词：液态金属气泡直径
- 加压浸出搅拌釜内气液传热传质过程数值模拟被引量：2
- 2022年
- 为了探究加压浸出搅拌釜内流场及温度分布规律,本文基于Fluent软件,采用SST k−ω湍流模型、欧拉−欧拉多相流模型以及多重参考系方法,在不考虑化学反应的前提下,耦合气液流动、传质和传热,构建加压浸出搅拌釜内流体流动及传热传质的数学模型,并分析了釜内气液流场、温度场的分布特征。结果表明:流体会在釜内形成两个主要循环区,桨叶后方出现“气穴”现象;靠近球形釜壁处流体存在明显的分层现象和局部高温区;釜壁处挡板对搅拌流场及温度场分布的影响较大,靠近挡板的位置流场分布更加紊乱,温度更均匀。
- 刘柳陈志彬闫红杰谭智凯张登凯周萍
- 关键词：加压浸出搅拌釜流场温度场传热传质
- 高铅渣还原炉内气液两相流的数值模拟与结构优化被引量：14
- 2014年
- 基于Fluent软件,耦合Realizable k-ε湍流模型和VOF多相流模型对液态高铅渣还原炉内气液两相流动过程进行数值模拟。依据相似原理建立了水模型实验,得到气泡/气团频率、气泡直径和喷枪直径比值的实验结果,其结果和数值计算结果吻合较好,验证数值计算模型的有效性。运用该耦合模型研究熔池深度、喷枪直径、喷枪倾角和喷枪间距等因素对还原炉的影响。再通过正交实验和矩阵分析方法,综合考虑熔池气含率、熔体平均流速和熔体湍动能等指标,得到还原炉最优工况为喷枪角度为10°,熔池深度为800 mm,喷枪直径为60 mm,间距为950 mm。
- 闫红杰夏韬刘柳何秋安何志军李全清
- 关键词：高铅渣熔池熔炼气液两相流数值模拟
- 铅锌冶炼烧结点火炉点火过程数值模拟
- 2024年
- 为了探究铅锌冶炼工艺中烧结点火炉内点火过程的多物理场分布规律,本文以某企业带式点火炉为研究对象,构建了炉内天然气流动、燃烧与传热过程的数学物理模型,并考虑了铅锌矿料化学反应热以及料层阻力的影响,对点火炉内的点火过程进行了详细的数值模拟研究,深入分析了炉内速度场、温度场和浓度场的分布规律,评价了点火料层的温度均匀性,并分析了其产生的原因,最终总结了点火炉的优化改造建议。结果表明:点火烧嘴中高速气流相向运动形成撞击面,破坏了炉内流场的稳定性;点火段主要位于两排主烧嘴的下方料面区域;主烧嘴气流受点火烧嘴气流的影响而发生偏转,导致点火段料面存在局部低温区,不利于料层的均匀着火。
- 曾平生黄正宗江新辉刘柳周萍吴霞闫红杰
- 关键词：铅锌冶炼数值模拟烧嘴温度分布
- 基于能质流平衡与数值仿真的浮渣转炉热工诊断与节能分析
- 2024年
- 通过对铜浮渣转炉进行热工综合测试,获取了转炉关键位置的温度、压力、烟气组分等炉况参数,分析了转炉能量利用状况和能质流路径。通过数值模拟技术,基于热工测试数据,模拟了炉膛内天然气的富氧燃烧过程。结果表明,铜浮渣转炉的热效率为19.96%,转炉漏风量过大、壁面散热量过大是转炉热效率较低的主要原因。此外,转炉粒煤用量在反应热理论计算中过量较多。根据热工诊断结果,提出的节能优化建议为:调整粒煤用量,达成最优配料;采取保温措施,减少表面散热;增强转炉密闭性,减少漏风量;调整烧嘴布置方式,强化烟气与熔体换热。
- 闫友谢环宇胡卫文阳自霖刘勇闫红杰刘柳
- 关键词：热工测试节能优化富氧燃烧
- 锌精矿沸腾焙烧炉埋管综合换热系数的计算与分析被引量：1
- 2021年
- 为控制锌精矿焙烧炉床层温度、保障焙烧过程的顺利进行,常采用含水冷的埋管带走锌精矿氧化反应的部分热量,因此埋管面积的合理配置是沸腾焙烧炉结构设计与运行参数优化的关键。它主要取决于焙烧炉产能和综合传热系数,而综合传热系数影响因素多,变化范围大,难以准确获得所需埋管面积,显著延长了焙烧炉生产的调试时间。针对已有的锌精矿沸腾焙烧炉埋管换热系数计算中需假定埋管外壁温度的问题,本文基于埋管稳态传热过程以及传热机理,提出了埋管外壁温度的计算方法,并计算出了不同颗粒粒径和空隙率下的埋管换热系数,结果表明颗粒粒径与空隙率对埋管换热系数影响显著,且锌精矿颗粒粒径越小,影响越大。当颗粒粒径为40 μm、空隙率为0.53时,埋管换热系数可达到1740.28 W/(m2∙K)。
- 刘卫平刘俊达肖康李成林赵晓朝刘柳周萍
- 关键词：沸腾焙烧炉埋管粒径空隙率
- 气体流量和喷嘴直径对鼓泡塔内气泡大小和形状分布的影响
- 2024年
- 通过高速摄影结合图像处理算法,研究气体流量和喷嘴直径对气泡尺寸和纵横比分布的影响。结果表明,在所有喷嘴直径下,气泡当量直径的概率密度呈现双峰分布,其中第一个峰值接近直径为1.5~2 mm的小气泡区域,另一个峰值位于较大的气泡区域。将气体流量从0.1 L/min增加到0.2 L/min会导致大气泡的概率密度更高,表明气泡聚并现象普遍存在。当气体流量增加至1.2L/min时,峰值对应的气泡直径变小,并且气泡破裂占主导地位。对于直径为1~2 mm的气泡,形状受气体流量的影响较小,而3~9 mm的气泡在所有气体流量下气泡纵横比概率密度分布的峰值均位于纵横比E=0.5处。Iguchi和Chihara提出的模型能更好地预测气泡脱离直径随气体流量的增大的变化。
- 闫红杰张河杨刘柳Thomas ZIEGENHEIN周萍
- 关键词：气泡尺寸分布气泡直径气体流量鼓泡塔
- 底吹过程中基于图像处理技术的气泡直径分布特性被引量：10
- 2018年
- 为了获取底吹过程中气泡群直径的分布规律,采用高速摄影法及图像处理技术对水中气泡群直径进行提取与分析。首先,对原始图像进行预处理,将其转换为二值图像,通过设定圆形度范围将其分为单气泡、粘连小气泡、粘连大气泡3类,然后运用改进分水岭分割算法对粘连气泡进行分割处理,最后得到整个气泡群的直径分布。研究结果表明:随着气泡发生聚并破碎,水中小直径气泡居多,中等直径气泡和大直径气泡较少,气泡数量与气泡直径之间的关系可近似看作呈双曲线分布;随着气体流量增大,小直径气泡数量急剧增多,同时产生更大的气泡;气泡Sauter直径与最大直径均随着气体流量的增大而增大,气泡Sauter直径与最大直径的比值C稳定在0.72左右。
- 陈日健闫红杰刘柳肖俊兵宋彦坡
- 关键词：图像处理技术
- 氧气底吹铜熔池熔炼过程的机理及产物的微观分析被引量：28
- 2012年
- 对氧气底吹熔炼过程气体喷吹行为、造锍熔炼化学反应机理及熔炼炉内热工作状态进行理论分析及水模型实验和取样分析验证。结果表明,氧气底吹气流能使熔体形成均匀的扩散区,实现熔体的搅拌,在气体连续相区和液体连续相区,气液、液液之间的相互作用强烈,为炉内化学反应及传热传质提供了良好的动力学条件;氧气底吹熔炼过程在零配煤的情况下能达到自热熔炼,在节能减排方面,该工艺具有很强的优势;获得了铜渣、冰铜和蘑菇头中各组分的形貌,确定了铜渣、冰铜和蘑菇头的物相组成,渣样主要由冰铜相、磁铁矿相、铁橄榄石相和玻璃体相组成,熔炼内的氧势和硫势分布有利于反应的进行,能有效抑制Fe3O4的形成以及降低渣含铜。
- 刘柳闫红杰周孑民高强张振杨刘方侃崔志祥
- 关键词：铜熔炼氧气底吹氧势
- 天然气铝熔炼炉内料堆熔化过程数值模拟与堆料高度优化研究
- 2024年
- 以天然气铝熔炼炉中铝料的熔化过程为研究对象,通过VOF模型捕捉气液界面,采用EnthalpyPorosity模型描述固液相变过程,对二维截面铝料熔化的非稳态过程进行数值模拟,研究铝料在熔化过程中的流动与传热行为,并对堆料方式单因素的影响进行分析。研究结果表明:在熔炼过程的前中期,熔化后的铝液累积在熔池烟气入口侧,导致已熔融铝液凝固;在铝料高度分别为2.94、2.64、2.34和2.04 m时,熔化速率随时间均呈现先减小后增大的规律;当料堆高度为2.64 m时,熔化时间最短,为3199 s,铝料平均温度最低,比基准工况下的平均温度低50 K,可以有效防止上层铝液过热,减少氧化造成的铸损。
- 闫红杰谢环宇吴克伍东玲刘柳
- 关键词：数值模拟熔化
