Estudio sobre las características dinámicas de la coagulación magnética de partículas finas a base de hierro en la industria del hierro y el acero
Autores: Xu, Dengke; Hu, Zuxiang; Zhang, Li"an; Zhang, Wenqing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio sobre las características dinámicas de la coagulación magnética de partículas finas a base de hierro en la industria del hierro y el acero
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Polvo fino
Partículas finas a base de Fe
Neumoconiosis industrial
Efecto de coagulación magnética
Campo magnético
Eficiencia de eliminación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
El polvo fino, representado por partículas finas a base de Fe y emitido durante el proceso de producción de la industria del hierro y el acero, es el principal factor que causa muchas enfermedades representadas por la neumoconiosis industrial, y la emisión de polvo ultra-bajo siempre ha sido un problema espinoso que debe resolverse con urgencia. Para explorar el efecto de coagulación magnética de las partículas finas a base de Fe en el campo magnético al eliminarlas de los gases de escape industriales mediante el efecto del campo magnético en la industria del hierro y el acero, utilizando el software FLUENT, se añadió una fuerza de dipolo magnético entre las partículas a través de una función definida por el usuario (UDF) basada en el método de dinámica de fluidos computacional-modelo de fase discreta (CFD-DPM), de modo que el proceso de colisión de las partículas fuera equivalente a su proceso de atrapamiento mutuo. A continuación, se estudiaron de manera integral los efectos del tamaño de las partículas, la fracción de volumen de las partículas, la intensidad del campo magnético externo y la susceptibilidad magnética de las partículas en el proceso de coagulación magnética. Mientras tanto, se resolvió la ecuación de balance de protones (PBE) utilizando el método de partición sobre la base del modelo de dinámica de fluidos computacional-balance poblacional (CFD-PBM) para comparar el efecto de eliminación por coagulación bajo orientaciones aleatorias y alineadas de los dipolos magnéticos, respectivamente. Los resultados mostraron que la fuerza de coagulación magnética bajo la orientación aleatoria de los dipolos magnéticos era mayor que la de la orientación alineada. Cuando el tamaño de las partículas de las partículas finas a base de Fe aumentó de 0.5 m a 1.5 m, el coeficiente de coagulación magnética disminuyó de 0.5414 a 0.2882, y la diferencia en la eficiencia de eliminación bajo las dos orientaciones diferentes de los dipolos magnéticos se volvió más pequeña. Cuando la fracción de volumen de las partículas aumentó de 0.01 a 0.03, el coeficiente de coagulación magnética aumentó de 0.2353 a 0.5061, y la diferencia en la eficiencia de eliminación bajo las dos orientaciones se amplió. Cuando la intensidad del campo magnético externo aplicado aumentó de 0.5 T a 1.0 T, el coeficiente de coagulación magnética aumentó de 0.3940 a 0.5288, y la susceptibilidad magnética aumentó de 0.0250 a 0.0500, el coeficiente de coagulación aumentó de 0.3940 a 0.5288, y la diferencia bajo las dos orientaciones se mantuvo prácticamente sin cambios.
Descripción
El polvo fino, representado por partículas finas a base de Fe y emitido durante el proceso de producción de la industria del hierro y el acero, es el principal factor que causa muchas enfermedades representadas por la neumoconiosis industrial, y la emisión de polvo ultra-bajo siempre ha sido un problema espinoso que debe resolverse con urgencia. Para explorar el efecto de coagulación magnética de las partículas finas a base de Fe en el campo magnético al eliminarlas de los gases de escape industriales mediante el efecto del campo magnético en la industria del hierro y el acero, utilizando el software FLUENT, se añadió una fuerza de dipolo magnético entre las partículas a través de una función definida por el usuario (UDF) basada en el método de dinámica de fluidos computacional-modelo de fase discreta (CFD-DPM), de modo que el proceso de colisión de las partículas fuera equivalente a su proceso de atrapamiento mutuo. A continuación, se estudiaron de manera integral los efectos del tamaño de las partículas, la fracción de volumen de las partículas, la intensidad del campo magnético externo y la susceptibilidad magnética de las partículas en el proceso de coagulación magnética. Mientras tanto, se resolvió la ecuación de balance de protones (PBE) utilizando el método de partición sobre la base del modelo de dinámica de fluidos computacional-balance poblacional (CFD-PBM) para comparar el efecto de eliminación por coagulación bajo orientaciones aleatorias y alineadas de los dipolos magnéticos, respectivamente. Los resultados mostraron que la fuerza de coagulación magnética bajo la orientación aleatoria de los dipolos magnéticos era mayor que la de la orientación alineada. Cuando el tamaño de las partículas de las partículas finas a base de Fe aumentó de 0.5 m a 1.5 m, el coeficiente de coagulación magnética disminuyó de 0.5414 a 0.2882, y la diferencia en la eficiencia de eliminación bajo las dos orientaciones diferentes de los dipolos magnéticos se volvió más pequeña. Cuando la fracción de volumen de las partículas aumentó de 0.01 a 0.03, el coeficiente de coagulación magnética aumentó de 0.2353 a 0.5061, y la diferencia en la eficiencia de eliminación bajo las dos orientaciones se amplió. Cuando la intensidad del campo magnético externo aplicado aumentó de 0.5 T a 1.0 T, el coeficiente de coagulación magnética aumentó de 0.3940 a 0.5288, y la susceptibilidad magnética aumentó de 0.0250 a 0.0500, el coeficiente de coagulación aumentó de 0.3940 a 0.5288, y la diferencia bajo las dos orientaciones se mantuvo prácticamente sin cambios.