О механизме диспергирования расплавов водой высокого давления

августа 17, 2010

Теоретические и экспериментальные исследования позволили установить закономерности и вывести зависимости процесса диспергирования жидкостей и металлических расплавов сжатым газом: Непосредственное применение этих зависимостей для описания процесса распыления расплавов водой высокого давления оказывается неправомерным. Так, для определения критической скорости газового потока, обеспечивающей дробление капель диаметром более чем <4> используют обычно выражение.

Применяя эту формулу для расчета критической скорости при дроблении капель стали водой (а = 1600 дн/см, dK = 100 мкм), получим WKp =11,3 м/с, что приблизительно соответствует давлению воды 0,9 ати. Однако известно, что для получения порошков стали со средним размером частиц меньше 100 мкм применяется давление воды до 100 ати, при этом скорость распыливающей струи составляет более ПО м/с.

Следует предположить, что в процессе дробления наблюдается изменение агрегатного состояния энергоносителя, т. е. преобразование воды в пар, сопровождающееся резким снижением плотности энергоносителя. Известно, что при контакте воды с поверхностью, разогретой выше критической температуры (для воды эта температура составляет 373е С), процесс парообразования подавить невозможно. Результаты работ показали, что при контакте воды с поверхностью, разогретой более чем на 550—600° С, возникает так называемое пленочное кипение, когда вода отделена от разогретой поверхности сплошной пленкой — паровой оболочкой. При распылении таких металлов, как железо, медь и их сплавы, температура расплава достигает 1500° С и более, поэтому можно утверждать, что на поверхности вода — расплав образуется пленка, состоящая из перегретого сухого пара. По-видимому, непосредственное воздействие на струю расплава и отдельные капли в зоне эффективного дробления оказывает сжатый перегретый пар, плотность которого намного ниже плотности воды. Следовательно, для того чтобы оценить максимальный размер капель d, устойчивых в потоке воды, движущемся со скоростью WKp, необходимо определить плотность пара в непосредственном контакте с каплей расплава. Математический анализ процесса парообразования на поверхности движущейся расплавленной капли металла может быть выполнен при существенных упрощениях физической модели процесса.

Опубликовано в Распыленные металлические порошки