【摘要】：攪拌反應器是濕法冶金工業(yè)中的重要設備之一,它幾乎應用在濕法冶金的各個工序中。本課題組圍繞節(jié)能,強化傳熱、傳質(zhì)、化學反應和抑制結(jié)疤三個主題原創(chuàng)性的開發(fā)了一種新型的加壓反應器-壓力能驅(qū)動的自攪拌反應器。由于該新型反應器內(nèi)兩相流動特性、攪拌轉(zhuǎn)速與原動力-壓力能的關系尚不明確,因此,本文從物理模擬和數(shù)值模擬兩個角度對這種新型攪拌反應器內(nèi)兩相流動行為進行研究,為該反應器的進一步開發(fā)奠定基礎。本文以壓力能驅(qū)動的自攪拌反應器為研究對象,利用商業(yè)CFD軟件FLUENT15.0和并行計算系統(tǒng)圖形工作站,在實驗室已有研究的基礎上,對該反應器內(nèi)的固-液兩相流動行為做了系統(tǒng)的研究。主要結(jié)果如下:(1)采用PIV技術(shù)及數(shù)值模擬技術(shù)對純水相流動行為進行研究,發(fā)現(xiàn)反應器內(nèi)整體的速度分布較為均勻,增加入口壓力和液位高度有利于流體速度均勻分布,且增加入口壓力可減小直至消除流動死區(qū)的范圍。(2)將顆粒濃度測量技術(shù)與數(shù)值模擬技術(shù)相結(jié)合,對固-液兩相流動行為進行研究,發(fā)現(xiàn)增加攪拌轉(zhuǎn)速有利于反應器內(nèi)固體顆粒均勻分布,但過高的轉(zhuǎn)速將導致攪拌軸附近區(qū)域顆粒在離心力的作用下濃度降低:減小顆粒直徑和降低顆粒固含量有利于反應器內(nèi)固體顆粒的均勻分布;反應器的臨界離底懸浮轉(zhuǎn)速隨著顆粒直徑的減小而減小,隨著顆粒固含量的增加而增加。(3)數(shù)值模擬預測得到反應器的最佳操作參數(shù)為:攪拌轉(zhuǎn)速150rpm,初始顆粒固含量]5%,顆粒直徑75μm。本文基于懸浮理論對數(shù)值模擬預測的行為與現(xiàn)象進行了合理地解釋。預測了較優(yōu)的操作參數(shù),獲取了該反應器流體動力學特性的基礎數(shù)據(jù),為該反應器的進一步開發(fā)奠定了基礎。
【圖文】：

（ａ）釜式反應器邐（ｂ）管式反應器逡逑圖１．１常見的攪拌反應器逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｍｏｎ邋ｓｔｉｒｒｅｄ邋ｒｅａｃｔｏｒ邋（ａ）邋Ｋｅｔｔｌｅ邋ｒｅａｃｔｏｒ邋（ｂ）邋Ｔｕｂｕｌａｒ邋ｒｅａｃｔｏｒ逡逑管式反應器是一種呈管狀的、長徑比很大的反應器。反應器內(nèi)可以根據(jù)需要設置攪逡逑拌裝置及催化介質(zhì)等。反應器外也可根據(jù)需要分段設置加熱或冷卻裝置。反應物料從反逡逑

管壁及焊點容易磨薄泄漏：攪拌及密封問題難以解決，溫度和壓力不能進一步逡逑提高，而我國一水硬鋁石型鋁土礦的溶出溫度一般高達２４０？２８０°Ｃ。典型的壓煮溶出器逡逑結(jié)構(gòu)示意圖見圖１．２。逡逑科菜出－邋＼料漿出口逡逑圖１．２壓煮溶出器結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ａｕｔｏｃｌａｖｅ邋ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑管道預熱－停留罐溶出技術(shù)是鄭州輕金屬研究院針對我國一水硬鋁石拜耳法溶出特逡逑點專門開發(fā)的，適用于處理需要較長溶出時間的一水硬鋁石型鋁土礦：預脫硅后的原礦逡逑漿由高壓隔膜泵送入套管式預熱器，經(jīng)過自蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽預熱后再由新蒸汽或逡逑熔鹽加熱到溶出溫度，接著在串聯(lián)的停留罐中充分反應后經(jīng)多級自蒸發(fā)器卸壓降溫后送逡逑入稀釋槽，然后進入下一工序。管道化溶出設備綜合了化學動力學和擴散動力學的特點，逡逑采用高度湍流，使礦漿在管道內(nèi)快速間接加熱到溶出溫度，再在無攪拌的停留罐中保溫逡逑反應，保證提供充足的溶出時間，提高了生產(chǎn)能力，降低了能耗，并且結(jié)構(gòu)簡單，，設備逡逑維修方便，容易實現(xiàn)自動控制和保持較高的設備運轉(zhuǎn)率．己在我國很多氧化鋁廠投入使逡逑用［１０－１３】。逡逑但是無論采用哪種溶出工藝
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF111.3

【參考文獻】

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1 黃安斌;;拜耳法生產(chǎn)氧化鋁鋁土礦溶出過程研究[J];世界有色金屬;2015年10期

2 張子木;呂超;趙秋月;劉燕;;壓力能驅(qū)動的自攪拌反應器流動特性數(shù)值模擬[J];東北大學學報(自然科學版);2015年07期

3 趙洪亮;張子木;張廷安;劉燕;顧松青;張超;;改進Intermig槳固液漿態(tài)攪拌槽的實驗和CFD研究(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年08期

4 李良超;徐斌;楊軍;;基于計算流體力學模擬的下沉與上浮顆粒在攪拌槽內(nèi)的固液懸浮特性[J];機械工程學報;2014年12期

5 陳濱;肖利;唐嫻敏;;中低品位貴州鋁土礦石灰拜爾法溶出工藝[J];中南大學學報(自然科學版);2014年05期

6 Nana Qi;Hu Zhang;Kai Zhang;Gang Xu;Yongping Yang;;CFD simulation of particle suspension in a stirred tank[J];Particuology;2013年03期

7 張林進;陳功國;柏楊;葉旭初;;側(cè)入式攪拌槽中多相流流場特性的數(shù)值模擬[J];環(huán)境工程學報;2013年04期

8 唐時健;;管道化溶出設計探討[J];輕金屬;2011年S1期

9 王利娟;蔣濤;楊會賓;;氧化鋁生產(chǎn)過程中結(jié)疤的生成及防治技術(shù)的探索[J];輕金屬;2011年02期

10 李良超;王嘉駿;顧雪萍;馮連芳;李伯耿;;氣液攪拌槽內(nèi)氣泡尺寸與局部氣含率的CFD模擬[J];浙江大學學報(工學版);2010年12期

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1 喬勝超;攪拌槽內(nèi)流體流動及上浮顆粒懸浮混合的CFD數(shù)值模擬[D];天津大學;2014年

2 曹曉暢;管式攪拌反應器流動特性與混合特性的CFD數(shù)值模擬[D];東北大學;2009年

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1 趙洪亮;種分槽機械攪拌的模擬研究[D];東北大學;2010年

2 宋海生;操作條件對攪拌罐內(nèi)液固混合過程的影響[D];吉林大學;2009年

本文編號：2687130