發(fā)布時間：2017-05-20 18:13

  本文關(guān)鍵詞：混合澄清槽中混合性能的計算流體力學(xué)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種分離單元操作,液液萃取適于處理精餾等方法不能適用的分離場合�；旌铣吻宀墼谌缛軇┹腿》ǚ蛛x稀土元素的多級萃取過程中有廣泛應(yīng)用。計算流體力學(xué)的快速發(fā)展,使其越來越多地用于化工過程和設(shè)備的研究與開發(fā)。大三角型攪拌槳是適于多級混合澄清槽特點(diǎn)而研發(fā)的一種攪拌槳型式,以其優(yōu)異的性能在稀土分離等過程中得到工業(yè)應(yīng)用；但隨設(shè)備規(guī)模的放大,也發(fā)現(xiàn)可能存在級間液相輸送能力較弱的缺點(diǎn)。本文運(yùn)用計算流體力學(xué)的方法,選擇標(biāo)準(zhǔn)的k-ε模型作為湍流模型,以滑移網(wǎng)格法處理攪拌槳和靜止槽體間相對運(yùn)動,對配有大三角型攪拌槳混合澄清槽內(nèi)流體力學(xué)行為進(jìn)行了研究；重點(diǎn)考察了各幾何結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)對攪拌槳性能的影響,并在此基礎(chǔ)上提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,以提高抽吸性能。主要研究內(nèi)容及相應(yīng)的結(jié)果如下：首先,應(yīng)用流體力學(xué)計算,對多級混合澄清槽已有工業(yè)應(yīng)用的大三角型槳葉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化以改善抽吸能力,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對模擬計算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,在保證混合的基礎(chǔ)上,低安裝高度有利于抽吸,且不會帶來功率消耗的增加；潛室出口孔直徑D0/T=5/24時最有利于抽吸；增加葉輪直徑和葉片數(shù)量,均可提高抽吸壓頭,但同時會帶來功率消耗的明顯增加；增加混合槽吸入孔高度,可在不提高功率消耗的情況下,強(qiáng)化抽吸能力,為槳葉的改進(jìn)設(shè)計提供了方向。其次,在前期研究形成認(rèn)識的基礎(chǔ)上,提出了改進(jìn)混合槽中攪拌槳性能的幾種結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,即以大三角型槳葉原有結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),在大三角型槳葉底部分別疊加圓柱形導(dǎo)流筒,倒錐形導(dǎo)流筒和閉式渦輪結(jié)構(gòu)以期進(jìn)一步提高攪拌槳的抽吸能力,并進(jìn)行了計算模擬。結(jié)果表明,在相同的攪拌轉(zhuǎn)速下,三種結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的槳葉與原槳葉在功率消耗上并無明顯差別,而大三角底部疊加閉式渦輪結(jié)構(gòu)的新型槳葉可以提供最高的抽吸壓頭。最后,為了確保新設(shè)計槳葉能夠滿足更大規(guī)模工業(yè)級混合澄清槽的正常運(yùn)行,選擇抽吸能力最好的大三角和閉式渦輪組合的改進(jìn)槳葉進(jìn)行放大設(shè)計,并在擴(kuò)試規(guī)模設(shè)備中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,在保證單位液體體積內(nèi)消耗的攪拌功率水平相等的原則下,放大前后功率準(zhǔn)數(shù)無明顯差別,而壓頭準(zhǔn)數(shù)略有上升。在功率消耗同為P/V=0.5 kW/m3時,新設(shè)計槳葉Ⅲ與原槳葉相比,抽吸壓頭可提高13.5%,混合性能也得到一定提升。擴(kuò)試規(guī)模的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計算模擬值相吻合,驗(yàn)證了計算結(jié)果的可靠性。本文的研究工作結(jié)果,可以為混合槽攪拌槳結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高多級混合澄清槽操作中級間液相的輸送能力,強(qiáng)化設(shè)備處理通量提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：混合澄清槽 計算流體力學(xué) 大三角型槳葉 抽吸壓頭 攪拌功率
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ027.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 前言12-13
• 第2章 萃取設(shè)備研發(fā)和混合澄清槽計算流體力學(xué)研究綜述13-26
• 2.1 溶劑萃取設(shè)備概述13-21
• 2.1.1 混合澄清槽13-17
• 2.1.2 塔式萃取設(shè)備17-20
• 2.1.3 離心萃取設(shè)備20-21
• 2.2 CFD在攪拌裝置研究上的應(yīng)用21-24
• 2.2.1 抽吸能力22-23
• 2.2.2 混合特性23-24
• 2.2.3 澄清特性24
• 2.3 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)24-26
• 2.3.1 研究內(nèi)容25
• 2.3.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)25-26
• 第3章 計算流體力學(xué)模型26-36
• 3.1 流體動力學(xué)控制方程26-29
• 3.1.1 質(zhì)量守恒方程26-27
• 3.1.2 動量守恒方程27-28
• 3.1.3 能量守恒方程28
• 3.1.4 組分質(zhì)量守恒方程28-29
• 3.2 湍流模型29-32
• 3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型30-31
• 3.2.2 RNG κ-ε模型31
• 3.2.3 Realizable κ-ε模型31-32
• 3.3 攪拌槳建模方法32-33
• 3.3.1 攪拌槳邊界條件法32
• 3.3.2 內(nèi)外迭代法32
• 3.3.3 多重參考系法32
• 3.3.4 滑移網(wǎng)格法32-33
• 3.4 控制方程的離散方法33-35
• 3.4.1 有限差分法33
• 3.4.2 有限元法33-34
• 3.4.3 有限體積法34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第4章 混合澄清槽流場計算分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化36-52
• 4.1 模型建立與網(wǎng)格劃分36-39
• 4.1.1 模型建立36-37
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分37-39
• 4.2 計算條件39-40
• 4.2.1 參數(shù)設(shè)置39
• 4.2.2 邊界條件39-40
• 4.3 特性參數(shù)與模型驗(yàn)證40-42
• 4.3.1 特性參數(shù)40
• 4.3.2 模型驗(yàn)證40-42
• 4.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化42-51
• 4.4.1 攪拌槳安裝高度的影響43-45
• 4.4.2 潛室出口孔直徑的影響45-46
• 4.4.3 攪拌槳葉輪直徑的影響46-48
• 4.4.4 攪拌槳葉片數(shù)量的影響48-49
• 4.4.5 混合槽吸入孔高度的影響49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 混合澄清槽中攪拌槳的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計及放大研究52-64
• 5.1 新型槳葉結(jié)構(gòu)設(shè)計52-53
• 5.2 模型建立與計算條件53
• 5.2.1 模型建立53
• 5.2.2 計算條件53
• 5.3 CFD模擬結(jié)果53-56
• 5.3.1 特性參數(shù)比較53-54
• 5.3.2 流場特點(diǎn)比較54-56
• 5.4 混合澄清槽的放大研究56-62
• 5.4.1 模型建立及計算方法56
• 5.4.2 放大效果比較56-59
• 5.4.3 新設(shè)計槳葉速度場分析59-60
• 5.4.4 新設(shè)計槳與閉式Rushton渦輪槳性能比較60-61
• 5.4.5 CFD模型驗(yàn)證61-62
• 5.5 本章小結(jié)62-64
• 第6章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64-65
• 6.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-73
• 碩士期間發(fā)表論文情況73-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王晴;王帥;周純潔;;稀土提取與分離技術(shù)研究進(jìn)展[J];應(yīng)用化工;2015年02期

2 LUAN Deyu;CHEN Qiao;ZHOU Shenjie;;Numerical Simulation and Analysis of Power Consumption and Metzner-Otto Constant for Impeller of 6PBT[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2014年03期

3 馬婷婷;孫津生;王運(yùn)東;;混合澄清槽數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2014年04期

4 劉作華;陳超;劉仁龍;陶長元;王運(yùn)東;;剛?cè)峤M合攪拌槳強(qiáng)化攪拌槽中流體混沌混合[J];化工學(xué)報;2014年01期

5 劉作華;唐巧;王運(yùn)東;孫瑞祥;鄭雄攀;陶長元;;剛?cè)峤M合攪拌槳增強(qiáng)混合澄清槽內(nèi)流體宏觀不穩(wěn)定性[J];化工學(xué)報;2014年01期

6 金俊;姜再俊;劉鐘海;;正交設(shè)計優(yōu)選濕法磷酸萃取攪拌槳[J];應(yīng)用化工;2012年08期

7 趙秋月;張廷安;劉燕;王淑禪;;攪拌對箱式混合澄清槽流動性能的影響[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年04期

8 付子忠;孫秋法;劉尚勇;汪焰臺;;全逆流混合澄清器的研制與應(yīng)用[J];濕法冶金;2008年02期

9 王春花;黃桂文;;雙混淺層澄清室的混合澄清器研究[J];稀土;2007年02期

10 黃桂文;我國稀土萃取分離技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];江西冶金;2003年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉秀;箱式混合澄清萃取槽流場數(shù)值模擬研究[D];江西理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：混合澄清槽中混合性能的計算流體力學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：382430