[发明专利]一种模拟高炉炉缸炉底铁水流动的实验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟高炉炉缸炉底铁水流动的实验装置，包括圆筒形透明容器、密封盖、空气散放孔、冷风围管和放水口，所述的密封盖盖在圆筒形透明容器的上端，密封盖的直径与圆筒形透明容器的内径相适应；所述的空气散放孔设置在密封盖上；在密封盖的下表面有冷风围管，所述的冷风围管的环绕直径与圆筒形透明容器的内径相适应；在密封盖的上表面设有冷风入口，冷风入口与冷风围管相连通；所述的冷风围管上均匀设置有多个出风口，出风口朝向圆筒形透明容器内；在圆筒形透明容器上有2个放水口；

在圆筒形透明容器的底部设置有4个直角三角形隔板，三角形隔板的两个直角边分别与容器侧壁和底部相连，所述三角形隔板上有孔，孔的数量为5～6个，直径为8-10mm；

所述的圆筒形透明容器内设置有模拟死料柱，包括网兜、空心塑料球和玻璃球，空心塑料球和玻璃球共同盛装在塑料网兜中，所述的空心塑料球的直径分别为6mm、10mm、25mm和38mm。

2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述的圆筒形透明容器外壳的尺寸为：高500-600mm，内径为515-520mm，冷风围管的环绕直径为500-510mm，所述出风口的数量为8个，所述出风口与水平面的夹角为20-70度。

3.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述的2个放水口分别为上放水口和下放水口，所述的下放水口距离圆筒形容器底部距离为120mm-130mm，下放水口直径为5mm-10mm，下放水口与水平的夹角为20-30度；所述的上放水口距离圆筒形容器底部距离为240mm-260mm，上放水口与水平的夹角为20-30度，上放水口的直径为5mm-10mm。

4.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，相邻两个直角三角形隔板之间的夹角为90度；所述的三角形隔板为直角边为80-100mm的等腰直角三角形，厚度为10-12mm；所述的圆筒形透明容器的材质为有机玻璃，所述的三角形隔板为有机玻璃板。

5.利用权利要求1所述的实验装置模拟高炉炉缸炉底铁水流动状态的方法，步骤如下：

1)将模拟死料柱放入圆筒形透明容器内，调节模拟死料柱的最大直径；

2)通过空气放散孔向圆筒形透明容器中注水，当注水高度达300mm时，打开下放水口，调整注水流量，使液面高度恒定在300mm，调节模拟死料柱的漂浮高度；

3)打开激光多普勒测速仪，调整测量位置，使激光多普勒测速仪的镜头位于上放水孔的水平高度，并使镜头平面与圆筒形透明容器的纵截面平行；

4)激光多普勒测速仪开始测液体流速，测速区域是靠近圆筒形透明容器内壁50mm左右的平均流速；

5)将圆筒形透明容器的横截面的直径用分割点平分为8段，所述直径与上放水口和上放水口的连线对齐，从距离放水口近到远的方向顺序对分割点编号，分割点分别为：1、2、3、4、5、6、7；将与所述直径相垂直的半径用分割点平分4段，从靠近圆心位置向远离圆心方向顺序编号，分割点分别为8、9、10；

6)在分割点7处加入示踪剂，在除分割点7之外的其它分割点处测量示踪剂的平均停留时间；添加示踪剂的方式如下：打开空气放散孔，向分割点7处直接倒入质量分数为5％，温度为100摄氏度的高锰酸钾溶液100ml，关闭空气放散孔，重新向圆筒形透明容器内加压至3Kpa；

7)观察并记录圆筒形透明容器内的水流动情况。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤1)调节模拟死料柱的最大直径为300～350mm。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤1)调节模拟死料柱的最大直径为400～450mm。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤2)中调节模拟死料柱的漂浮高度，使其底部距离圆筒形透明容器底部至230mm，打开上放水口，关闭下放水口。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤2)中调节模拟死料柱的漂浮高度，使其底部距离圆筒形透明容器底部至100mm。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤2)中调节模拟死料柱的漂浮高度后，保持模拟死料柱的漂浮高度不变，在模拟死料柱中增加直径较小的空心塑料球的比例。