基于CT显微图像的烧结矿孔隙特征分析及有效热导率预测

摘要：

全面了解获取多孔烧结矿的热物理特性对于在钢铁企业中相关过程的运行优化和节能减排具有重要意义.在此前景下,无损的高精度X射线显微断层扫描技术被应用到表征烧结矿的孔隙结构并结合数值模拟来预测烧结矿的有效热导率.以40 μm的分辨率扫描了3个熟石灰添加水平下的烧结杯试验中获取的烧结矿样品.三维重建后的烧结矿可观测到各向异性的非常复杂的孔隙分布,导致其有效热导率也各向差异较大,形成复杂的内部温度场分布.烧结矿中0~300 μm的小孔隙在数量频率上占据大多数(约45%~50%),但仅占小部分的大于1 mm的大孔隙则贡献了约95%的孔隙体积占比,并主要决定了烧结矿的导热行为.3个烧结矿样品的有效热导率分别为0.645、0.682和0.784 W·m-1·K-1,对应的孔隙率分别为53.8%、53.1%和49.7%.通过与文献中的类似铁系聚合物的导热值,典型的经验式预测方程和结构分析模型等比较,证明了 CT 三维重建结合数值模拟的技术手段可有效捕捉烧结矿真实的多孔结构,从而比简单的经验式方程或结构分析模型能获取更精确的热物理行为的预测效果.

关键词：X射线显微断层技术、多孔介质、空隙率、热传导

所属期刊栏目：69

分类号：TK121(热力工程、热机)

资助基金：国家自然科学基金项目51476137.supported by the National Natural Science Foundation of China51476137

在线出版日期：2018-03-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：633-641