Effect of orifice configuration on the volumetric mass transfer coefficient during ladle purging

Effet de la configuration du système de vidange d’une poche acier sur le coefficient de transfert de masse

State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
e-mail: jiangfang_yejin@sina.cn

Received: 18 October 2011
Accepted: 16 December 2011

Abstract

Physical model experiments were performed to clarify the influence of orifice configuration on the volumetric mass transfer coefficient during ladle purging. Bubble behavior was recorded by a high speed video camera in the present study. And carbon dioxide desorption from an aqueous NaOH solution was used to measure the volumetric mass transfer coefficient. It is found that bubbles for multi-hole orifice are generally smaller than those for 1-hole orifice. However, when the hole distance in the multi-hole orifice is too short to avoid bubble coalescence, large bubbles will be formed. It is shown that there is a decreasing tendency of the volumetric mass transfer coefficient when the hole diameter increases. The volumetric mass transfer coefficient firstly increases with increasing the hole distance and hole number. Thereafter, it remains approximately constant with further increase in the hole distance and hole number.

Résumé

Des essais sur une maquette hydraulique ont été réalisés, afin de clarifier l’effet de la configuration du système de vidange d’une poche sur le coefficient de transfert de masse. Dans cette étude, le comportement des bulles a été observé au moyen d’une caméra à grande vitesse. Le coefficient de transfert de masse a été mesuré par analyse de la désorption du CO₂ dans une solution aqueuse de NaOH. On a établi que les bulles issues d’un orifice multi-trous sont généralement de taille plus faible que celles issues d’un mono-trou. Cependant, quand la distance entre les trous d’un orifice multi-trou est trop faible pour permettre la coalescence des bulles, des bulles de grande taille sont observées. On a montré que le coefficient de transfert de masse tend à décroître quand le diamètre du trou augmente. Lorsque le nombre de trous et leur écartement augmentent le coefficient de transfert de masse augmente tout d’abord. Ensuite, il reste approximativement constant puis décroît lorsque ces 2 paramètres continuent d’augmenter.