本文關(guān)鍵詞：復(fù)合式水力旋流器電石渣提純方法研究及CFD模擬

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【摘要】：電石(CaC_2)是化工生產(chǎn)的重要原料,水解后產(chǎn)生的電石渣會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境,我國(guó)每年電石渣排放量可以達(dá)到1900萬(wàn)噸,電石渣的處理問(wèn)題十分嚴(yán)峻。目前,利用電石渣燒制石灰并作為生產(chǎn)電石的原材料是公認(rèn)的最好處理方法,而此方法對(duì)電石渣中Ca(OH)_2含量的要求較高。為了實(shí)現(xiàn)電石渣生產(chǎn)電石的產(chǎn)業(yè)循環(huán),Ca(OH)_2的提純環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),電石渣中Ca(OH)_2含量隨著顆粒粒徑減小而增大,綜合考慮將分離目標(biāo)粒徑定為75μm,理論上分離后的Ca(OH)_2含量可以達(dá)到92.4%以上,電石渣顆粒一級(jí)回收率為61.6%。根據(jù)分離工藝及裝備的特點(diǎn),選用復(fù)合式水力旋流器進(jìn)行電石渣顆粒分級(jí),從而實(shí)現(xiàn)Ca(OH)_2的提純。本文在油水分離用復(fù)合式水力旋流器的基礎(chǔ)上,根據(jù)電石渣顆粒的基本物性參數(shù),設(shè)計(jì)了一種適用于細(xì)顆粒分級(jí)或固液分離的復(fù)合式水力旋流器。通過(guò)最大切向速度軌跡法建立數(shù)學(xué)模型,完成靜態(tài)殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)Fluent軟件建立復(fù)合式水力旋流器的流場(chǎng)模型,從柵片長(zhǎng)度、柵片直徑、柵片數(shù)量和柵片類型四個(gè)方面分析旋轉(zhuǎn)柵結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)的影響規(guī)律,確定驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)柵的設(shè)計(jì)方案。制作試驗(yàn)樣機(jī),搭建試驗(yàn)平臺(tái),使用二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì),驗(yàn)證復(fù)合式水力旋流器的分離效果,確定相關(guān)分離指標(biāo)的主控因素。通過(guò)曲面響應(yīng)法得到復(fù)合式水力旋流器的最佳操作參數(shù):進(jìn)料速度2.0m/s;旋轉(zhuǎn)柵轉(zhuǎn)速1921r/min;進(jìn)料濃度24.2%。最佳操作參數(shù)條件下對(duì)應(yīng)的分離指標(biāo):溢流分離極限58.4μm;目標(biāo)顆粒分離效率92%;單機(jī)處理量439.6Kg/h;分離精度系數(shù)0.472;分股比0.707。通過(guò)與靜態(tài)水力旋流器進(jìn)行流場(chǎng)對(duì)比發(fā)現(xiàn),在殼體結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)均相同的條件下,復(fù)合式水力旋流器的流場(chǎng)壓力是靜態(tài)水力旋流器的6.5倍,切向速度是靜態(tài)水力旋流器的3.3倍,并且具有較大的零軸速包絡(luò)面表面積。因此,復(fù)合式水力旋流器在離心力場(chǎng)強(qiáng)度、流場(chǎng)的動(dòng)能補(bǔ)償和分離效率等方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是,復(fù)合式水力旋流器的軸向速度和流場(chǎng)湍動(dòng)能較大,故在顆粒的有效分離時(shí)間和流場(chǎng)穩(wěn)定性方面則相對(duì)處于劣勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：電石渣 水力旋流器 CFD 正交試驗(yàn) 顆粒分級(jí)
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ161;X78
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 電石渣的概況9-10
• 1.2 離心分離設(shè)備的概況10-13
• 1.3 研究目的與意義13-14
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究意義13-14
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線14-16
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4.2 技術(shù)路線15-16
• 第二章 電石渣特性參數(shù)及分離方案的確定16-19
• 2.1 電石渣特性參數(shù)的測(cè)定16-17
• 2.1.1 電石渣的物理性質(zhì)及成分組成16
• 2.1.2 電石渣顆粒的粒徑分布16-17
• 2.1.3 電石渣中Ca(OH)2含量的分布17
• 2.2 分離方案的確定17-18
• 2.2.1 分離提純的可行性分析17-18
• 2.2.2 分離工藝及裝備的選擇18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 第三章 復(fù)合式水力旋流器的設(shè)計(jì)19-33
• 3.1 復(fù)合式水力旋流器概況19-20
• 3.2 靜態(tài)旋流殼體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-25
• 3.2.1 進(jìn)料類型的選擇20-21
• 3.2.2 水力旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法21-23
• 3.2.3 靜態(tài)殼體結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定23-24
• 3.2.4 溢流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)24
• 3.2.5 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)24-25
• 3.3 旋轉(zhuǎn)柵的結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)25-32
• 3.3.1 柵片長(zhǎng)度對(duì)流場(chǎng)的影響25-26
• 3.3.2 柵片直徑對(duì)流場(chǎng)的影響26-28
• 3.3.3 柵片數(shù)量對(duì)流場(chǎng)的影響28-30
• 3.3.4 柵片類型對(duì)流場(chǎng)的影響30-31
• 3.3.5 旋轉(zhuǎn)柵設(shè)計(jì)方案的確定31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 復(fù)合式水力旋流器的試驗(yàn)研究33-40
• 4.1 分離試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案33-35
• 4.1.1 試驗(yàn)裝置的組成33-34
• 4.1.2 試驗(yàn)因素與分離指標(biāo)34
• 4.1.3 試驗(yàn)方法及步驟34-35
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析35-37
• 4.3 最佳工藝參數(shù)的確定37-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第五章 復(fù)合式水力旋流器的流場(chǎng)模擬40-48
• 5.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)40-42
• 5.1.1 流體動(dòng)力學(xué)基本控制方程40-41
• 5.1.2 湍流模型41
• 5.1.3 多相流模型41-42
• 5.2 復(fù)合式水力旋流器數(shù)值模擬方法42-43
• 5.2.1 流場(chǎng)模型的建立及離散化42
• 5.2.2 流場(chǎng)邊界條件及模擬方法42-43
• 5.3 數(shù)值模擬的結(jié)果分析43-47
• 5.3.1 流場(chǎng)壓力分布43-44
• 5.3.2 流場(chǎng)切向速度分布44
• 5.3.3 流場(chǎng)軸向速度分布44-45
• 5.3.4 流場(chǎng)密度分布45-46
• 5.3.5 流場(chǎng)湍動(dòng)能分布46-47
• 5.4 本章小結(jié)47-48
• 第六章 結(jié)論與展望48-50
• 6.1 結(jié)論48-49
• 6.2 展望49-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 致謝53-54
• 作者簡(jiǎn)介54-55
• 導(dǎo)師評(píng)閱表55

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本文編號(hào)：642911