新型炼镁料块强化换热研究与优化

"镁还原罐内强化换热研究 (2012年)" 本文是一篇自然科学领域的论文，由北京科技大学机械工程学院的研究者冯俊和张志元共同完成，发表于2012年7月的《北京科技大学学报》第34卷第7期。研究主要关注硅热法炼镁过程中还原罐的强化换热问题，以提高生产效率和降低能源消耗。 传统的球团料在还原罐中的温度分布不均，导致炼镁周期较长且能效较低。针对这一问题，研究人员开发了一种新型的炼镁料块，该料块设计有特定的几何形状，包括高度、外缘高度、内孔直径、上下面直径、凹槽直径和凹槽个数等参数，旨在优化热传递过程。利用FLUENT软件进行数值模拟，他们系统地研究了这些参数对料块传热和镁产量的影响。 研究发现，当料块的高度设定为100毫米、外缘高度为50毫米、内孔直径100毫米、上下面直径200毫米、凹槽直径50毫米、凹槽个数为8个时，单炉镁产量达到318千克每小时，相较于传统球团料提高了43.9%。同时，这种优化的料块设计使得每吨镁的煤气消耗量减少了30.5%，显著提高了能源利用效率。 通过实际实验验证，料块内部的温度分布与数值模拟结果吻合，证明了采用FLUENT软件进行的数值模拟模型是可靠的。这表明，优化的料块设计不仅能够有效改善还原罐内的热量传递，还能显著提升炼镁工艺的经济效益，对于降低炼镁成本和节能减排具有重要意义。 关键词：炼镁、还原、传热、料块、优化、数值方法 分类号：TF822 此项研究为镁冶炼行业的技术改进提供了理论依据和实践指导，对于推动我国乃至全球镁产业的技术进步和绿色发展有着积极的贡献。通过科学计算和实验验证相结合的方式，研究人员成功地探索出了一条优化现有炼镁工艺的新路径，有望在未来被广泛应用于实际生产中。