Page 43 - 国外钢铁技术信息内参（2023年2月）

图 27（b）所示的中段中央粒子的初始对流传热速度逐渐增加。在此期间，

气流向填充层下部区域的粒子供给热，到达中段时温度降低，气流与粒子之间的

温差变小，因此对流传热速度也变小。随着填充层下部的粒子的升温，中段的气

流温度上升，对流传热速度也上升。进而，随着时间的推移，气流和粒子之间的

温差变小，对流传热速度降低。变形填充层的中段中央的对流传热速度与非变形

填充层相比变得非常小，这是因为如图 25（b）所示，变形层内的气体流动变弱。

另一方面，变形层内的传导传热速度与非变形填充层相比变高，这是由于粒子变

形引起热导率低的粒子间的气相消除和接触面积的增加，引起的固体热传导增加。

图 27（c）所示的中段左侧粒子的对流传热速度显示出与中段中央粒子相同

的变化趋势。但是，在加热初期，变形填充层的对流传热速度高于非变形填充层

的情况。如图 25（b）所示，在变形填充层的中段，由于在中央存在通气性低的

变形层，所以气流在变形层的两侧区域集中流通。也就是说，由于相对于气流的

有效截面流面积变小，因此变形层两侧的气体流速高于非变形填充层的情况，其

结果表明对流传热速度上升。

根据以上的分析结果，对变形填充层的传热特性作如下说明。在非变形填充

层中，高温气流在填充层整体上均匀地流通。因此，填充层内的粒子通过对流传

热被高温气流加热。在该条件下，对流传热成为主要的传热机理，通过填充粒子

间的热交换的有效热传导对填充层内的宏观传热的影响小。当在填充层中的一部

分形成变形层时，气流几乎不流入变形层，从气流向粒子的热供给降低。另一方

面，由于粒子的变形，粒子之间的接触程度变高，通过粒子间的热交换的有效热

传导向层内传热的传递变高。在本研究的分析条件下，对流传热和有效传热的速

度处于同等水平。也就是说，通过本研究开发的传热模型进行的热流化分析表明，

随着填充层内的粒子变形，传热机理发生很大变化，表明本研究开发的传热模型

适用于研究高炉软熔带的变形填充层的传热机理。

4.结语

本讲座以“通过热流体和颗粒仿真我们能得到什么？”为题，从热流体及颗粒

的基础式推导的想法开始，概要介绍了仿真的结果及其分析示例。在计算机数值

CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
40