Порядок выполнения работы

Не ставя модель в рабочее положение (фурмы находятся над водой), включить воздуходувку. Повернуть модель на фурмы, погрузив их на глубину Н_в = 25 мм. Произвести отсчет давления Р на коллекторе и перепад ∆h на диафрагме. Далее с помощью блока питания увеличивать расход дутья, измеряя Р и ∆h. Для каждого значения Р определить соответствующую величину перепада на диафрагме ∆h. Полученные значения Р, H_в и ∆h заносятся в графы 2,3,5 таблицы. Остальные величины, обозначенные в таблице, находим расчетом.

Расчеты по результатам эксперимента. Физическая природа процесса подачи дутья под давлением Р в среду, созданную противодавлением Н_в, соответствует понятию истечения газа под действием разности давлений через некоторое отверстие. Если принять, что в этом процессе отсутствуют какие-либо энергетические потери, то следует на основании закона сохранения энергии допустить, что потенциальная энергия газа, выраженная разностью статических давлений (напоров, как принято в газовой механике), переходит в кинетическую энергию газовой струи, выраженную динамическим напором, т.е. Р – Н_в = h_дин. Поскольку h_дин = , то Р – Н_в = . Откуда: W = , м/сек

где g – удельный вес газа, кГ/м³.

Подставив сюда числовые значения: g = 9,81 м/сек² и удельный вес воздуха при температуре среды в условиях эксперимента (t = 27 °С) g = 1,29×273/300 = 1,2 кГ/м³, получим:

W = 4× , м/сек

Теоретический удельный расход воздуха через суммарное сечение всех фурм S ƒ, м², составит: u_т = W×Sƒ, м³/сек.

величину S ƒ следует вычислить, зная число фурм и их диаметр (см. параметры модели).

Практический расход воздуха вычисляется по измерению перепадов на диафрагме. Диафрагма представляет собою сужающее устройство, создающее перепад давления, пропорциональный расходу. u_пр = К_д × , м³/час. Расходный коэффициент диафрагмы К_д либо рассчитывается по соответствующим нормалям (эти нормали действительны для диаметров трубопроводов больше 50 мм), либо определяются предварительной калибровкой по образцовым расходомерам.

Отношение практического расхода к теоретическому составляет (комплексный) коэффициент потери энергии на преодоление сопротивления фурменной трубки и сопротивления фурменного коллектора: К_к = m×j =

Поскольку значение коэффициента m заранее известно (см. параметры модели), то на основании выполненного эксперимента можно вычислить значение аэродинамического коэффициента системы подвода воздуха к фурмам j при условии, что эксперимент на модели обеспечивает получение устойчиво-постоянного значения j.

использование результатов моделирования для расчетов конвертера. Если задана производительность конвертера по штейну и количество дутья на 1 т штейна, задавшись необходимыми величинами Р, Т, d, m на основании данных практики, а величину j приняв на основании выполненного экспериментального исследования на модели, следует вычислить n, т.е. необходимое число фурм. После чего рассчитывается необходимая пропускная способность конвертера (или нескольких конвертеров) по дутью.

Далее определим «установленное» число фурм, которое должно быть несколько больше найденного значения n на случай потери фурм в течение рабочей кампании конвертера. Такой резерв обычно принимается равным 20%, т.е. n_уст = 1,2× n.

Полученное количество установленных фурм является исходной конструктивной характеристикой конвертера. По ней следует выбрать тип конвертера из стандартно изготовленных на заводе «Южуралмаш»:

Если необходимое число фурм n_уст превышает стандартное, то для заданной производительности следует принять к установке не один, а несколько конвертеров – в соответствии с необходимым числом фурм и с учетом резерва на период ремонтов.