噴孔

研究孔底流場，包括反循環鑽頭體內氣體流動情況，是典型的氣體動力學問題，屬於空氣動力學的壓縮流體力學範疇。可壓縮氣體的流動是以流體動力學與熱力學中的一些基本定律為基礎的，其控制方程組主要來自四個方面，即：

(1)運動學方面：質量守恆定律；

(2)動力學方面：質量第二定律(即動量定理)；

(3)熱力學方面：能量守恆定律(即熱力學第一定律)以及熵方程(即熱力學第二定律)；

(4)氣體的物理和化學屬性方面：例如氣體狀態方程、氣體組元間的化學反應速率方程、氣體的輸運機理和對應的輸運係數(如擴散係數、黏性係數以及熱傳導係數)等。

由上面四個方面組成的基本方程組再加上給定求解域邊界上氣體物理量應滿足的初始與邊界條件，便構成一個非線性(擬線性)偏微分(或積分)方程組。 ^[2] 

當前在反循環鑽頭的結構設計上，對於底噴孔(或稱底噴嘴)的設計是以達到這樣的標準為設計優化目標的：

①底噴孔出流氣體應具有強有力的射流捲吸作用，能夠抽吸周圍流體攜帶巖芯(樣)上返至中心通道，順利實現反循環；

②良好的冷卻鑽頭作用。底噴孔一部分流體應當能夠掃過鑽頭工作球齒，使鑽頭高速旋轉時及與孑L底摩擦、撞擊等原因產生的大量熱量被及時帶走，使鑽頭冷卻，延長鑽頭工作壽命。

③一部分射流具有足夠的能量衝擊輔助碎巖。

所謂噴嘴結構，主要包括噴嘴的流道形狀、噴嘴高度和噴嘴直徑。關於噴嘴的結構。主要有錐形噴嘴、橢圓進口噴嘴、圓弧進口噴嘴、雙圓弧噴嘴、流線型噴嘴和等變速噴嘴。實驗證明，不同結構的噴嘴，不僅流量係數不同，而且它們形成的引射流的擴散角與等速核長度不同。 ^[2] 

多孔氧槍的噴孔數目主要決定於轉爐的公稱容量，供氧強度和化渣要求。大轉爐通常採用6孔或5孔氧槍，孔數多有利於提高供氧強度。孔數多，熔池反應面積大，化渣好。小轉爐通常採用3孔氧槍。中型轉爐採用4孔或5孔氧槍，由於我國的中型轉爐數量多，因此，4孔和5孔氧槍噴頭的應用最為廣泛。

孔數多，吹煉面積大，化渣速度快，去除P、S等有害雜質的效果好。對鋼的質量要求較高的鋼種，吹煉時，宜採用孔數多的氧槍。

對氧孔數目多少考量的另一個因素就是爐型尺寸。矮胖型轉爐，熔池面積大，宜採用孔數多的氧槍。細長型的轉爐，熔池面積小，宜採用孔數少的氧槍。不過，現代的轉爐設計都已走上標準化，不同頓位的轉爐，熔池直徑與轉爐高度之比，已經很合理。因此，氧孔數目最主要的考慮因素就是轉爐的公稱容量。 ^[3]