發(fā)布時間：2020-11-16 09:55

　　 攪拌混合設(shè)備廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),在冶金行業(yè)中,釹鐵硼酸溶攪拌式反應(yīng)設(shè)備主要用于制備稀土萃取生產(chǎn)過程中所需要的原料液,其料液產(chǎn)出的效率及均勻性直接影響后續(xù)萃取分離過程的混合分離效率。設(shè)備的混合效率、混合速率等指標(biāo)主要取決于內(nèi)部流體的力學(xué)物理參數(shù)和流動特性,而這些流體性能特征又與槳葉結(jié)構(gòu)和設(shè)備其他配置密切相關(guān)。目前,多數(shù)學(xué)者主要通過實驗和數(shù)值模擬這兩種方法來研究攪拌槽內(nèi)的流動混合特性。相比兩種方法,數(shù)值模擬因具有研發(fā)周期短,受環(huán)境影響小,成本低,能夠獲得更多數(shù)據(jù)等優(yōu)勢正被作為工業(yè)應(yīng)用實驗的前提研究廣泛選用。本文利用CFD軟件FLUENT,結(jié)合實際生產(chǎn)中的酸溶攪拌設(shè)備進行物理建模并采用標(biāo)準(zhǔn)k-?模型及多重參考系法對雙層交錯式折葉槳(兩層槳葉夾角呈90°)攪拌槽內(nèi)流體混合特性進行模擬。所做主要工作如下:以槳葉直徑、葉片折葉角度、槳葉間層距、下槳葉離槽底高度、擋板寬度作為變量研究對象,模擬在各變量單一變化下的速度場和湍流動能變化,發(fā)現(xiàn)湍流動能作用范圍與槳葉結(jié)構(gòu)尺寸及槳葉安放位置有關(guān),其中槳葉直徑主要影響湍流動能作用范圍,而折葉角度主要對湍流動能峰值強度影響較大。在各變量單一變化下,對功率與混合時間的影響進行分析。結(jié)果表明,槳葉直徑增加與槳葉角度的增大會使設(shè)備所需驅(qū)動功率明顯增大。此外,層距拉大也會引起功率增加,但沒有直徑與角度變化時對功率的影響明顯。混合時間會隨直徑及角度增大而縮短,這種縮短效果存在著一個尺寸范圍,超過這個范圍將會出現(xiàn)“反彈”現(xiàn)象,即混合時間反而增加。通過計算分析攪拌槽的兩個性能指標(biāo):混合準(zhǔn)數(shù)和混合效率,發(fā)現(xiàn)槳葉直徑、槳葉角度均存在一個較優(yōu)尺寸區(qū)間,在該區(qū)間內(nèi)攪拌槽的性能指標(biāo)評價較好。結(jié)合單變量所選取變量因素,通過使用正交試驗分析方法利用分析軟件SPSS,進一步對多因素共同作用下對攪拌槽的混合特性進行研究分析,并得出在多因素共同作用下對攪拌槽性能指標(biāo)影響主要因素為直徑,次要因素為角度,結(jié)合正交分析結(jié)果以混合時間和單位體積混合能作為優(yōu)化評價指標(biāo),對攪拌槽內(nèi)的攪拌槳和擋板尺寸參數(shù)進行了優(yōu)化,并通過模擬計算將改進后的攪拌槽與初始攪拌槽的各項性能指標(biāo)進行對比,改進后的攪拌槽在這兩項指標(biāo)上均有不同程度的提高。本文研究結(jié)果對含有雙層折葉槳的攪拌設(shè)備及其相類似的混合設(shè)備的研究與優(yōu)化改進具有一定的指導(dǎo)意義,可從理論分析的角度上為其提供一些參考依據(jù)。
【學(xué)位單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TF351
【部分圖文】：

略除了要選擇合適的方法及數(shù)學(xué)模型外，對于物理模型的會影響能否得到求解結(jié)果以及求解精度。前處理主要是分。 CFD 軟件 FLUENT6.3.26 與 MIXSIM[44-45]相結(jié)合來對由 FLUENT 公司開發(fā)出來的，且主要是針對于攪拌類問軟件包含了參數(shù)化建模程序、網(wǎng)格劃分程序 GAMBIT 等行參數(shù)化建模，后期則使用 FLUENT6.3.26 進行求解計算邊界條件計算時，首先要做的就是將求解模型進行網(wǎng)格化，將它

6.3.26 與 MIXSIM 軟件相結(jié)合的方式，對雙層折速處于 75rpm 時的三維流場進行數(shù)值模擬計算，、距離槽底距離等因素下對槽內(nèi)流場分布規(guī)律及委托制造的釹鐵硼酸溶攪拌裝置。該攪拌設(shè)備主的作用主要是將釹鐵硼廢料與鹽酸進行混合直到圖 3.1 所示，攪拌桶直徑 D=3000mm；桶高m；槳葉寬度 b=120mm；內(nèi)部有 4 塊擋板，擋板Z=2；層數(shù) L=2；根據(jù)攪拌設(shè)備設(shè)計原理并結(jié)合在較大等問題，選取了五個因素：槳葉直徑 d、葉度 Wb、層距 SP作為本文所研究的變量。攪拌槽

層距(SP) SP=(0.3~0.4)d 180~600700、800500mm底距(c) c=(0.15~0.25)D 450~750450、550、650、750、850600mm驗中通常采用甘油與水的混合溶液作為工作介質(zhì)，本文同樣采用該物質(zhì)作為模的工作介質(zhì)，實際生產(chǎn)物料溶解后的料液宏觀上類似污水，粘度范圍一般在 5× -10×10-3Pa·s 之間，根據(jù)文獻[49]查得 58%甘油水溶液其密度(20oC)為 1148.3kg/m3 ＝9.586×10-3Pa·s。拌槽整體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)劃分用 Mixsim 參數(shù)化建模的方式建立攪拌槽整體三維結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)入 GAMBIT 軟件格劃分。同時，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格方式對攪拌槽進行網(wǎng)格劃分，將槳葉旋轉(zhuǎn)區(qū)桶體靜止區(qū)域分開劃分，并對攪拌旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格進行適當(dāng)加密。攪拌槽整體結(jié)果及在 x=0 處時截面網(wǎng)格，如圖 3.3、3.4 所示。
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本文編號：2885996