Modified froude criterion in modeling two-phase flows in a steel ladle

Criterio de Froude modificado en la modelización de flujos bifásicos en una cuchara de acero

El criterio de similitud dinámica dominante en la modelización de flujos bifásicos en la metalurgia del acero es el criterio de Froude (Fr) modificado. Las modificaciones de este criterio, en función del objetivo de la investigación, pueden adoptar diversas formas. El artículo presenta los resultados de experimentos realizados con la aplicación del modelo de agua de cuchara de acero, con el uso de varias modificaciones del criterio de Froude. Los resultados obtenidos permiten clasificar las modificaciones ensayadas desde la perspectiva de los objetivos de la investigación.

INTRODUCCIÓN

El mecanismo del flujo de gas inerte en el acero líquido ha sido objeto de numerosos estudios. Por razones fundamentales, generalmente se llevan a cabo utilizando métodos de modelización. Para ello se suelen utilizar modelos de agua [1-10]. La condición para la eficacia de esta investigación es la determinación de las condiciones requeridas para la similitud del modelo dinámico y cinemático con el objeto real. Un criterio comúnmente utilizado para el flujo de gas en acero líquido es el criterio de Froude [2, 3, 4, 10]. Este criterio se entiende como una medida de la relación entre la fuerza de inercia y la fuerza de gravedad, y caracteriza la influencia de la fuerza de gravedad en los fenómenos de flujo de fluidos. Sin embargo, la utilización de este criterio en flujos bifásicos en una cuchara de acero requiere algunas modificaciones. En los últimos años se han propuesto varias soluciones; por ejemplo, teniendo en cuenta la diferencia de densidad de las fases estudiadas [5], la fuerza de flotación [6] o el momento del gas soplado [7].

El artículo presenta un resumen de los resultados experimentales llevados a cabo con la aplicación del modelo de agua de cuchara de acero, con el uso de varias modificaciones del criterio de Froude. Los experimentos se realizaron en dos aspectos: cualitativo y cuantitativo. Los resultados cualitativos se refieren a los resultados de la visualización del flujo del marcador en el espacio de trabajo de la cuchara, mientras que los resultados de la investigación empírica y cuantitativa se refieren al tiempo de mezcla del marcador en el espacio de trabajo de la cuchara.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Para el análisis dimensional del flujo y la mezcla del acero se han utilizado las ecuaciones de Navier Stokes y las ecuaciones de continuidad de la corriente.