氧化铁微粉气相还原过程的动力学模拟.pdf

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No.22009 2009年第30卷第2期‘ 中北大学学报(自然科学版)V01.30 NoRTHuNIVERsITYoFcHINA(NATuRALscIENcEEDITIoN)(SumNo.124) (总第124期) JouRNALoF 文章编号:1673—3193(2009)02一0165·06 氧化铁微粉气相还原过程的动力学模拟 李秋菊,洪新 (上海大学材料科学与工程学院,上海200072) 摘 要: 考虑到微小尺度下化学反应的热效应,提出了一维传热、传质与化学反应的耦合模型对氢气还原氧 化铁微粉过程中的动力学行为进行了模拟.采用全隐式有限容积法对偏微分方程组作数值求解.得到不同温 度、气体初始浓度和矿粉粒径条件下矿粉的还原率,模拟结果与文献中的实验结果基本吻合.模拟结果给出了 气体在固相内的扩散分布行为,及不同条件下完全还原氧化铁微粉所需要的时间,根据气体在反应过程中的 扩散行为,可知气体内扩散对微细氧化铁粉气相还原速率起重要作用.粒径为200~300pm的微粒完全还原 400 所需时间在450~1 s之间. 关键词:动力学模型;氧化铁微粉;传热;传质;还原率 中图分类号:TF533.1文献标识码:A KineticSimulationforGasReductionProcessof Iron inMicroscale Oxide LI Xin Qiu—ju,HoNG (InstituteofMaterialScienceand 200072,China) University,Shanghai Engineering,Shanghai theheateffectofchemicalreactionin model heatandmass microscale,a Abstract:Considering coupling transferwithchemicalreactionwas tosimulatethekineticbehaviorof—fineferrousoxide. deVeloped FiniteVolumeMethod(FEM)with were for the fullyimplicittechniqueappliedsolvinggoverning fine oxideatdifferentconditionsof Thereduction of iron parabo“cequations. degrees temperature, initial and sizewerecalculatedwiththemodel.ThemodelwasValidated concentration gas particle by with resuItsintheliterature.The c

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