复合黑体空腔传感器内颗粒流动特性及其对测温干扰的研究

发布时间：2024-01-19 19:36

　　目前,在中间包钢水连续测温时,复合黑体空腔钢水连续测温传感器得到十分广泛的应用。传感器采用双套管的设计结构,这严重影响了传感器的响应速度和稳定性,内管会在高温下发生蠕变,而且经常插拔将发生热震,导致内管断裂,严重影响传感器使用寿命。改进方案就是截断内管封闭底端,但高温下,外管会产生遮挡光路的烟气,影响测温准确性,因此向腔体内吹入氮气,排除烟气颗粒。本文针对以上问题进行复合腔体内烟气颗粒流动特性的研究,分析传感器结构及操作参数对传感器排烟效果的影响,同时建立烟气颗粒浓度与测量温度之间的数学模型,研究颗粒对测温的干扰。主要研究内容如下：(1)复合腔体内部多场耦合模型的建立。本文首先分析了腔体内传热传质的特性,以及烟气颗粒动力学特性。修改并完善于腔体内温场、流场、浓度场模型的建立。(2)传感器结构及操作参数对腔体内烟气排出效果的影响。当氮气流量、内管长度、排气口、内管与外管之间的排气间隙、不同气体等条件发生改变时,研究传感器内部浓度场的变化,分析出传感器使用的最佳条件。结果显示：对传感器使用影响重要的有氮气流量、刚玉管距靶面的距离。从理论分析,刚玉管距靶面距离为390mm,氮气流量为1.5m...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景与意义
    1.2 课题的提出
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 多相流研究现状
        1.3.2 传热传质的研究现状
        1.3.3 颗粒在交叉耦合多物理场中的受力概况
        1.3.4 颗粒对光的散射作用的研究
    1.4 课题研究内容与目标
        1.4.1 课题的研究内容
        1.4.2 研究目标
第2章 复合腔体内多物理场耦合建模
    2.1 控制方程
    2.2 传热模型的建立
        2.2.1 热传导与对流换热模型
        2.2.2 辐射模型的建立
    2.3 湍流模型的建立
        2.3.1 湍流模型的选择
        2.3.2 RNGκ-ε模型方程
    2.4 多相流模型的建立
        2.4.1 多相流模型的选择
        2.4.2 Eulerian模型守恒方程
        2.4.3 相间交换系数
    2.5 数值模拟方法的确定
        2.5.1 离散格式的选取
        2.5.2 控制方程组的求解
        2.5.3 边界条件的设置
        2.5.4 物性参数的处理
    2.6 本章小结
第3章 传感器结构和操作参数对排烟效果的影响
    3.1 传感器结构对排烟效果的影响
        3.1.1 刚玉管距靶面的距离
        3.1.2 排气间隙参数
        3.1.3 排气口参数
    3.2 操作参数对排烟效果的影响
        3.2.1 氮气流量对排烟效果的影响
        3.2.2 吹入不同气体对排烟效果的影响
    3.3 综合条件作用下传感器排烟效果的讨论
    3.4 本章小结
第4章 颗粒散射对传感器测温干扰的研究
    4.1 光散射理论
        4.1.1 不相关散射
        4.1.2 单散射与复散射
        4.1.3 有关散射的几个物理量
        4.1.4 Mie散射理论
    4.2 消光定律
    4.3 颗粒对测温干扰的研究
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 工作展望
参考文献
致谢



本文编号：3880356