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研究流体力学种分槽机械搅拌模拟

最后更新时间:2024-01-24 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:21060 浏览:94711
论文导读:
摘要:铝酸钠溶液的晶种分解是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一,它不仅影响产品氧化铝的数量和质量,而且直接影响循环效率及其他工序。由此深入了解种分历程的各个影响因素,对改善种分槽内部结构、解决槽底沉积不足、提升氧化铝产量与质量,以及推动氧化铝工业技术进步都具有重要的论述和实际作用。本论文以改善的Intermig桨种分槽为探讨对象,利用商业CFD软件FLUENT12.0和并行计算系统图形工作站,对其做了进一步系统的探讨。首先针对水模型实验进行了数值模拟探讨,模拟结果与实验结果基本一致,验证了利用CFD对种分槽内部流场和固液混合特性进行探讨的可能性。然后,在水模型模拟探讨的基础上采取雷诺时均方程(RANS)的Reapzablek-£模型、Eulerian多相流模型以及多重参考系(MRF),对实际物料下的种分槽进行数值模拟,探讨了搅拌转速、桨叶离底距离、桨叶直径对氢氧化铝颗粒悬浮规律的影响。通过对浓度场和速度场的浅析得到转速越大、桨叶直径D越大,越有利于颗粒悬浮,过低和过高的桨叶离底距离C都不利于颗粒悬浮。运用同样的模拟策略对临界悬浮转速和搅拌功率进行了模拟。在其他条件一定时,有着最佳的桨叶离底距离可以使临界悬浮转速达到最小值。转速和桨叶直径对功率消耗影响较大,转速越大、桨叶直径越大,搅拌功率越大;随着桨叶离底距离的增大,搅拌功率先增大最后趋于稳定,但桨叶离底距离对功率影响较小。对种分搅拌槽内铝酸纳—氢氧化铝固液两相流场系进行的数值模拟,以CFD角度探讨了种分槽内固—液悬浮规律。搅拌转速一定的条件下,有着最佳的桨叶离底距离和桨叶直径可在较小的功率消耗下得到较好的颗粒悬浮效果。本探讨中得到的相对最佳值为C=111mm,D=2。其结果对工业上,技术更新以及设备改善具有一定的参考价值。关键词:种分槽论文机械搅拌论文数值模拟论文计算流体力学论文固液两相流论文临界悬浮转速论文
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Abstract6-11
第1章 绪论11-23

1.1 我国氧化铝工业的概况11-13

1.1 我国铝土矿资源概况11

1.2 我国氧化铝工业近况11-13

1.3 我国氧化铝工业能源消耗近况13

1.2 品种分解历程概述13-19

1.2.1 拜耳法简述13-14

1.2.2 晶种分解历程的机理14-15

1.2.3 影响晶种分解历程的主要因素15-18

1.2.4 种分搅拌槽的利用近况18-19

1.3 计算流体力学在搅拌反应器中的运用19-21

1.3.1 搅拌反应器固液流场的CFD模拟20-21

1.3.2 搅拌反应器悬浮转速和搅拌功率的CFD模拟21

1.4 本论文探讨的目的与主要内容21-23

1.4.1 探讨的目的21

1.4.2 主要探讨内容21-23

第2章 CFD论述基础与探讨策略23-39

2.1 计算流体力学技术介绍23-25

2.

1.1 计算流体力学介绍23-24

2.

1.2 CFD数值模拟计算流程24-25

2.2 CFD基本论述与策略25-28

2.1 制约方程25-27

2.2 湍流数值模拟策略27-28

2.3 搅拌桨叶边界条件处理策略28-30

2.3.1 多重参考系法29-30

2.3.2 滑移网格法30

2.4 多相流模型介绍30-36

2.4.1 两相流模型基本方程31-34

2.4.2 固液两相动量交换系数34-36

2.5 CFD软件介绍36-39

2.5.1 Gambit软件介绍37

2.5.2 Mixsim软件介绍37

2.5.3 Fluent软件介绍37-39

第3章 基于水模型实验的数值模拟39-51

3.1 水模型实验39-41

3.

1.1 水模型实验装置与探讨策略39-40

3.

1.2 固含测定原理40-41

3.2 模拟对策41-43
3.

2.1 计算域41

3.

2.2 湍流模型41-42

3.

2.3 桨叶区域计算策略42

3.

2.4 离散化策略42

3.

2.5 边界条件42-43

3.

2.6 并行计算43

3.3 水模型实验与数值模拟结果比较与浅析43-49

3.1 水模型液固系统数值模拟结果与浅析43-46

3.2 水模型液固系统模拟与实验结果比较论文导读:

46-48

3.3 粘度变化对实验与模拟结果的影响48-49

3.4 小结49-51

第4章 种分槽固液两相流流场模拟与浅析51-71

4.1 种分槽数学模型的建立51-56

4.

1.1 搅拌桨模型51-53

4.

1.2 挡板模型53-54

4.

1.3 种分槽模型54-56

4.2 模拟对策56-57
4.

2.1 计算域56

4.

2.2 数值策略56-57

4.3 模拟结果与浅析57-69
4.

3.1 搅拌转速对氢氧化铝颗粒分布规律的影响57-62

4.

3.2 桨叶离底距离对氢氧化铝颗粒分布规律的影响62-67

4.

3.3 桨叶直径对氢氧化铝颗粒分布规律的影响67-69

4.4 小结69-71
第5章 临界悬浮转速和搅拌功率的模拟71-81

5.1 探讨策略71-74

5.

1.1 固液悬浮的相关定义71

5.

1.2 临界离底悬浮转速模拟策略71-73

5.

1.3 搅拌功率模拟策略73-74

5.2 模拟对策74
5.

2.1 计算域74

5.

2.2 数值策略74

5.3 模拟结果与浅析74-79
5.

3.1 临界离底悬浮转速模拟结果与浅析74-76

5.

3.2 搅拌功率模拟结果与浅析76-79

5.4 小结79-81
第6章 总结与展望81-85

6.1 本论文主要结论81-82

6.2 前景展望82-85

参考文献85-89
致谢89-91
附录91