第8第2卷期宽厚板·5·2浅议拉瓦尔喷头李军英(舞阳钢铁有限责任公司技改部)BresrpinovlNozeifDecitofLaazlLiuynnigJ(cnclnvtoeatnfWuagIonteTehiaReoainDprmetoynrnadSelCoLtd).拉瓦尔喷头是一个收缩一扩张型喷管.通过此喷头能够使具有一定压力及较低速度的气体产段三部分组成.11收缩段.生超音速流(图1.见)收缩段的作用是将气流从低速即小于马赫数(如M=02加速到音速即马赫数(=1左例.)M)fP,Y,,,,,,,,,,,,'右.因为收缩段的初始部分气流速度比较低,以所从恒截面的中心管到收缩段必然有个过渡.按理想从恒截面的中心管到圆锥形收缩段应当逐渐过渡,而假定锥角不太大,流马赫敷又比较低,然来则实际上收缩段可以与恒截面的中心管相交.当然交接处圆滑一些比急剧的转角为好,主要是这为了避免喷头内应力集中及使气流平缓.收缩段lAI,1,-PI-.一tf喉收缩段口扩张段的长度通常取定于收缩段的半锥角,心管直中径d喉口直径.可按下式L十,=cg(十2tqd/一d/)得.瞄2求收缩段的半锥角一般选取比较大,为3-可O,图1拉瓦尔喷头原理示意图根据流体力学的原理,气体在稳定流动状态下,位时间内气体经过喷嘴的每一个截面的气单体质量均相等.因此在通常的情况下,低流速(高同时从收缩段到喉口过渡部分用同一个大致不变的曲率半径,曲率半径稍大于喉口半径就可以其了,样做的目的是为了使过渡非常光滑和平缓.这12喉口部分.理论上讲,只要喉口上游和下游的截面积变压强)面的喷嘴应当具有大面积,截而高流速(低压强)面的喷嘴应有小面积.以气体由喷嘴进截所口处A进八后,嘴开始一段由大到小逐渐收喷缩,而气流速度逐渐增大,当沿气流流动方向截面收缩到最小处K时,速达到临界速度即音速,流此时压力近似为喷嘴进口处的压力之半,P一即05为了使喷嘴出口处的压力P.P.低于P,必须在喷嘴临界面以后再加一段渐扩段,样可以这在喷嘴出口处获得比音速还要大的流速即超音速,并在该处建立低压区域t."l拉瓦尔喷头的构造典型的拉瓦尔喷头一般有收缩段,口,喉扩张化足够平缓,口的长度可以为0例如喉口内壁喉.曲率半径为喉口半径的15倍,喷出系数应为.则09左右,时收缩段与扩张段与形成喉口的弧.9这相切,因而最小截面的一段长度实际上等于0但.是这样的喷头难于制作.为了方便收缩段与扩张段的加工,口应有一定的长度.喉一般恒截面喉口的长度不超过噍口直径.因为随喉口长度增大,喉口有效截面积减少,而会造成喷出系数减少.反已知给定的气体流量和气体的滞止状态,则喉口断面积可以由下式求出;·6·220年第2期02拉瓦尔喷头在电弧炉炼钢生产中的另一个作用是利用其结构即氧一燃烧嘴向电炉内喷入氧及其它燃料.通过在电炉冷区配置固定的氧一燃烧嘴,炉内喷入氧及其它燃料,重油粉,向如c柴油,形成的非电极热源,直接加快了废钢的熔化过程,并且减小了电孤栌内由三根电极电弧形成的一√c·.南l0式中:气体流量k/;F一gsK一一气体的等压热容与等容热容量之比.对于氧气:K一14.;R一气体常数.对于氧气:R一297/g·5.JkK;P一工作压力kfc.g/m;三个点热源对炉料加热的不均匀,其对超高功尤率电弧炉+免了由炉料坍塌引起的大翻腾及电避极折段现象..我公司2000年自行改造设计的T一一气体温度K;A——喉口断面积Cl.n13扩张段.9t电弧炉用的氧一重油烧嘴也是采用典型的拉0瓦尔喷头.由于氧一重油烧嘴的应用,我公司使9t电弧炉每炉钢冶炼时间缩短5i0arn以上,吨钢成本降低接近百元,我公司产品在市场中的竞使争能力有了提高.扩张段半顶角的适用范围一般采用5左右..大家知道,因为扩张角太大,在喷头出口处产生的激波比较严重,导致射流扩散比较快;张角太扩小,超音速通道很长,则附面层过厚和产生压力损失.喉口到扩张段的过渡应该非常光精和平缓.从现实的办法是喉口到扩张段的过渡处,用同一采由于对高质量钢的需求,外精炼技术出现炉并得到飞速发展,拉瓦尔喷头又以其独有的特性被再次应用在炉外精炼装置