結晶技術由于有著分離效率高、能量消耗低、對環(huán)境污染低等優(yōu)點,得到了廣泛的應用且價值較高。于50年代末出現(xiàn)的DTB結晶器因結構簡單、生產(chǎn)強度大等優(yōu)點得到了普遍的應用。近些年CFD被廣泛用于模擬結晶過程,多數(shù)學者關注于結晶參數(shù)如晶體的成核、成長上,較少有學者關注工業(yè)級、雙圓筒型DTB結晶器內(nèi)的流場分布及晶體懸浮混合效果,而這對結晶效果影響很大。本文使用Fluent商業(yè)軟件,對工業(yè)級DTB結晶器內(nèi)流場混合效果進行了數(shù)值模擬,對攪拌槳結構及操作方式進行了優(yōu)化,并對結晶器內(nèi)單相流及兩相流流場進行了數(shù)值模擬,為研究結晶過程奠定理論基礎,為工業(yè)結晶器的應用設計提供參考。對求解算法進行驗證,針對單相流及固-液兩相流分別選取不同的求解算法,并將功率準數(shù)的模擬值與實驗值、臨界懸浮轉速的模擬值與經(jīng)驗值分別進行對比分析。結果表明:穩(wěn)態(tài)求解器、標準k-ε湍流模型、多重參考系法(MRF)和SIMPLE算法得到的模擬值與實驗值之間的相對誤差為2.5%;瞬態(tài)求解器、標準k-ε湍流模型、多重參考系法(MRF)、Phase Coupled SIMPLE算法及syamlal-obrien曳力模型得到的模擬值與經(jīng)驗值間的相對...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 文獻綜述
    1.1 工業(yè)結晶
        1.1.1 工業(yè)結晶概述
        1.1.2 結晶分離過程的特點
    1.2 結晶器種類
    1.3 計算流體力學
        1.3.1 基本控制方程
        1.3.2 湍流的數(shù)值模擬方法
        1.3.3 多相流的數(shù)值模擬方法
        1.3.4 動靜區(qū)域的數(shù)值模擬方法
        1.3.5 曳力模型
        1.3.6 求解算法
    1.4 CFD在結晶中的應用
    1.5 研究意義及內(nèi)容
第2章 數(shù)值模擬方法的建立
    2.1 功率準數(shù)的驗證
        2.1.1 實驗模型
        2.1.2 網(wǎng)格劃分
        2.1.3 計算物系及條件
        2.1.4 數(shù)值模擬方法
        2.1.5 計算結果
    2.2 顆粒臨界懸浮轉速的驗證
        2.2.1 攪拌槽模型
        2.2.2 網(wǎng)格劃分
        2.2.3 計算物系
        2.2.4 數(shù)值模擬方法
        2.2.5 計算結果
    2.3 網(wǎng)格無關性驗證
    2.4 本章小結
第3章 攪拌槳構型的優(yōu)化
    3.1 計算模型
        3.1.1 結晶器模型
        3.1.2 攪拌槳模型
    3.2 數(shù)值模擬方法
    3.3 模擬結果與分析
        3.3.1 槳型的影響
        3.3.2 槳安裝高度的影響
        3.3.3 槳間距的影響
        3.3.4 槳個數(shù)的影響
    3.4 本章小結
第4章 DTB結晶器內(nèi)單相流流場的數(shù)值模擬
    4.1 計算模型
    4.2 物性參數(shù)和操作條件
    4.3 數(shù)值模擬方法
    4.4 模擬結果與分析
        4.4.1 宏觀流場
        4.4.2 攪拌槳旋轉方向的影響
        4.4.3 介質密度的影響
        4.4.4 攪拌轉速的影響
    4.5 本章小結
第5章 DTB結晶器內(nèi)兩相流流場的數(shù)值模擬
    5.1 計算模型
    5.2 物性參數(shù)和操作條件
    5.3 數(shù)值模擬方法
    5.4 模擬結果與分析
        5.4.1 晶體體積分數(shù)的影響
        5.4.2 晶體尺寸的影響
        5.4.3 晶體密度的影響
        5.4.4 不同操作條件下的混合時間
    5.5 本章小節(jié)
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄
在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3761921