本文關(guān)鍵詞：旋風(fēng)筒中磷石膏分布特性的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 旋風(fēng)筒 磷石膏 濃度分布 電容層析成像 數(shù)值模擬

【摘要】：磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的固體廢渣,露天堆放會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染,并且占用大量土地資源。磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝是磷石膏資源化利用的有效途徑,但傳統(tǒng)工藝過(guò)程因傳熱傳質(zhì)效率低導(dǎo)致能耗高而嚴(yán)重影響該工藝技術(shù)的推廣使用。磷石膏在窯外的旋風(fēng)筒預(yù)熱與分解制酸聯(lián)產(chǎn)水泥新工藝可以顯著提高傳熱傳質(zhì)效率,進(jìn)而大幅降低過(guò)程能耗,旋風(fēng)筒的作用是利用回轉(zhuǎn)窯出來(lái)的高溫尾氣對(duì)磷石膏顆粒進(jìn)行預(yù)熱和預(yù)分解,同時(shí)還要承擔(dān)氣固分離任務(wù)。磷石膏顆粒在旋風(fēng)筒中的濃度分布會(huì)直接影響其傳熱效率,而旋風(fēng)筒尺寸和操作條件的不同又會(huì)影響磷石膏顆粒在旋風(fēng)筒中的濃度分布與分離效率。因此,本研究在冷態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置上對(duì)磷石膏在旋風(fēng)筒中的濃度分布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,采用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,優(yōu)化旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)尺寸與操作條件,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。首先,在冷態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置上采用雙層電容層析成像系統(tǒng)測(cè)量同時(shí)在線測(cè)量旋風(fēng)筒上部入口截面和下部筒體和錐體交界截面旋風(fēng)筒中的磷石膏顆粒濃度分布,考察風(fēng)速、固氣比和排料口尺寸對(duì)磷石膏濃度分布及分離效率的影響,分析其對(duì)氣固接觸面積和產(chǎn)生氣體SO_2濃度影響。結(jié)果表明:磷石膏顆粒在旋風(fēng)筒中呈環(huán)狀分布,中心顆粒濃度小,筒壁處顆粒濃度最大,直筒段上部截面顆粒濃度大、下部截面顆粒濃度小。風(fēng)速增大,磷石膏徑向顆粒濃度減小,分離效率呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì),有利于增大氣固接觸面積,改善傳熱,但在磷石膏分解時(shí)不利于SO_2濃度提升。固氣比增大,磷石膏徑向顆粒濃度增大,分離效率提高,減少氣固接觸面積對(duì)傳熱不利;但在磷石膏分解過(guò)程,有利于SO_2濃度提升。旋風(fēng)筒排料口直徑增大,徑向截面上的顆粒濃度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),旋風(fēng)筒分離效率提高,但隨體系的固氣比不同提高的幅度會(huì)存在差異,甚至?xí)档?即不同的固氣比存在不同的適宜排料口直徑。其次,采用FLUNT軟件對(duì)冷態(tài)下磷石膏在旋風(fēng)筒中的濃度分布進(jìn)行氣固兩相流數(shù)值模擬和優(yōu)化,采取了雷諾應(yīng)力氣相湍流模型和歐拉—?dú)W拉氣固兩相流模型對(duì)磷石膏在旋風(fēng)筒中的濃度分布進(jìn)行了模擬,并按照分離效率目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明:將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增大風(fēng)速,對(duì)于分離效率和氣固接觸面積影響較小。固氣比增大分離效率有顯著提高,且顆粒濃度增大,雖然氣固接觸面積會(huì)減小,但是磷石膏分解過(guò)程SO_2濃度會(huì)增加。根據(jù)模擬結(jié)果,得到優(yōu)化結(jié)果為:旋風(fēng)筒下料口直徑為50 mm,操作風(fēng)速17 m/s,固氣比2.25 kg/m~3,分離效率為94.2%。
【關(guān)鍵詞】：旋風(fēng)筒 磷石膏 濃度分布 電容層析成像 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ172.44;TQ177.375
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 文獻(xiàn)綜述12-28
• 1.1 引言12
• 1.2 傳統(tǒng)磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝12-16
• 1.2.1 磷石膏產(chǎn)生及危害12-13
• 1.2.2 磷石膏資源化利用途徑13-14
• 1.2.3 傳統(tǒng)磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝14-16
• 1.3 磷石膏窯外預(yù)熱與分解磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥新工藝16-18
• 1.4 旋風(fēng)筒中氣固分離物理模型18-19
• 1.5 氣固兩相流邊界層的流動(dòng)規(guī)律19-20
• 1.6 旋風(fēng)筒中固體顆粒濃度分布研究進(jìn)展20-24
• 1.7 旋風(fēng)筒中氣固兩相流數(shù)值模擬研究進(jìn)展24-26
• 1.7.1 氣相流場(chǎng)模擬進(jìn)展25
• 1.7.2 氣固兩相流模擬進(jìn)展25-26
• 1.8 本文主要研究目的和意義26-27
• 1.9 研究?jī)?nèi)容27-28
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分28-38
• 2.1 引言28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料28-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)裝置29-33
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置各部分的說(shuō)明30-33
• 2.4 實(shí)驗(yàn)條件33-34
• 2.5 實(shí)驗(yàn)方法34-38
• 2.5.1 流量的計(jì)算34-35
• 2.5.2 進(jìn)料口固氣比的計(jì)算35
• 2.5.3 物料徑向濃度的計(jì)算35
• 2.5.4 分離效率的計(jì)算35-38
• 第3章 磷石膏分布特性的實(shí)驗(yàn)研究38-46
• 3.1 引言38
• 3.2 結(jié)果與討論38-43
• 3.2.1 入口風(fēng)速對(duì)旋風(fēng)筒中磷石膏顆粒濃度分布的影響38-40
• 3.2.2 固氣比對(duì)旋風(fēng)筒中磷石膏顆粒濃度分布的影響40-41
• 3.2.3 排料口直徑對(duì)旋風(fēng)筒中磷石膏顆粒濃度分布的影響41
• 3.2.4 風(fēng)速與固氣比對(duì)分離效率的影響41-42
• 3.2.5 排料口直徑對(duì)分離效率的影響42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-46
• 第4章 旋風(fēng)筒中磷石膏顆粒濃度分布的氣固兩相數(shù)值模擬46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 數(shù)值模型46-52
• 4.2.1 氣相湍流模型及特點(diǎn)46-48
• 4.2.2 氣固兩相模型及特點(diǎn)48-49
• 4.2.3 數(shù)值求解方法49
• 4.2.4 幾何模型49-50
• 4.2.5 網(wǎng)格的劃分及邊界條件50-52
• 4.3 氣固兩相模擬結(jié)果可靠性驗(yàn)證52-54
• 4.3.1 顆粒濃度分布可靠性驗(yàn)證53
• 4.3.2 分離效率可靠性驗(yàn)證53-54
• 4.4 旋風(fēng)筒顆粒濃度分布與分離效率模擬結(jié)果分析54-56
• 4.4.1 風(fēng)速對(duì)顆粒濃度分布影響的模擬54-55
• 4.4.2 不同固氣比下濃度分布模擬55-56
• 4.4.3 分離效率的模擬56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第5章 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文66-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐威;董兵海;宋成杰;吳亞丹;吳翠娥;王世敏;;磷石膏的改性及其在新型建材中的應(yīng)用[J];粉煤灰綜合利用;2016年02期

2 田鍵;朱兵兵;田進(jìn);黃紅旗;葉斌;;磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥預(yù)熱分解新工藝[J];磷肥與復(fù)肥;2015年09期

3 陸田玉;楊本宏;;磷酸工業(yè)固體廢棄物磷石膏及其處置現(xiàn)狀[J];安徽化工;2014年04期

4 賈興文;吳洲;馬英;;磷石膏建材資源化利用現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年23期

5 田海軍;周云龍;;電容層析成像技術(shù)研究進(jìn)展[J];化工自動(dòng)化及儀表;2012年11期

6 劉少文;陳升;郭文濤;賈輝;吳元欣;包傳平;;磷石膏振動(dòng)流態(tài)化分解制酸聯(lián)產(chǎn)水泥新工藝[J];磷肥與復(fù)肥;2012年01期

7 匡鴻;;磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J];水泥技術(shù);2011年06期

8 趙曉東;劉志民;;磷石膏作水泥緩凝劑的實(shí)踐[J];新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào);2010年03期

9 王江云;毛羽;劉美麗;王娟;;用改進(jìn)的RNG κ-ε模型模擬旋風(fēng)分離器內(nèi)的強(qiáng)旋流動(dòng)[J];石油學(xué)報(bào)(石油加工);2010年01期

10 崔潔;陳雪莉;王輔臣;龔欣;;新型旋風(fēng)分離器內(nèi)近壁面顆粒濃度的分布特性[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2009年S1期

，

本文編號(hào)：1091850