發(fā)布時間：2020-11-16 09:55

　　 攪拌混合設備廣泛應用于各行各業(yè),在冶金行業(yè)中,釹鐵硼酸溶攪拌式反應設備主要用于制備稀土萃取生產(chǎn)過程中所需要的原料液,其料液產(chǎn)出的效率及均勻性直接影響后續(xù)萃取分離過程的混合分離效率。設備的混合效率、混合速率等指標主要取決于內部流體的力學物理參數(shù)和流動特性,而這些流體性能特征又與槳葉結構和設備其他配置密切相關。目前,多數(shù)學者主要通過實驗和數(shù)值模擬這兩種方法來研究攪拌槽內的流動混合特性。相比兩種方法,數(shù)值模擬因具有研發(fā)周期短,受環(huán)境影響小,成本低,能夠獲得更多數(shù)據(jù)等優(yōu)勢正被作為工業(yè)應用實驗的前提研究廣泛選用。本文利用CFD軟件FLUENT,結合實際生產(chǎn)中的酸溶攪拌設備進行物理建模并采用標準k-?模型及多重參考系法對雙層交錯式折葉槳(兩層槳葉夾角呈90°)攪拌槽內流體混合特性進行模擬。所做主要工作如下:以槳葉直徑、葉片折葉角度、槳葉間層距、下槳葉離槽底高度、擋板寬度作為變量研究對象,模擬在各變量單一變化下的速度場和湍流動能變化,發(fā)現(xiàn)湍流動能作用范圍與槳葉結構尺寸及槳葉安放位置有關,其中槳葉直徑主要影響湍流動能作用范圍,而折葉角度主要對湍流動能峰值強度影響較大。在各變量單一變化下,對功率與混合時間的影響進行分析。結果表明,槳葉直徑增加與槳葉角度的增大會使設備所需驅動功率明顯增大。此外,層距拉大也會引起功率增加,但沒有直徑與角度變化時對功率的影響明顯�；旌蠒r間會隨直徑及角度增大而縮短,這種縮短效果存在著一個尺寸范圍,超過這個范圍將會出現(xiàn)“反彈”現(xiàn)象,即混合時間反而增加。通過計算分析攪拌槽的兩個性能指標:混合準數(shù)和混合效率,發(fā)現(xiàn)槳葉直徑、槳葉角度均存在一個較優(yōu)尺寸區(qū)間,在該區(qū)間內攪拌槽的性能指標評價較好。結合單變量所選取變量因素,通過使用正交試驗分析方法利用分析軟件SPSS,進一步對多因素共同作用下對攪拌槽的混合特性進行研究分析,并得出在多因素共同作用下對攪拌槽性能指標影響主要因素為直徑,次要因素為角度,結合正交分析結果以混合時間和單位體積混合能作為優(yōu)化評價指標,對攪拌槽內的攪拌槳和擋板尺寸參數(shù)進行了優(yōu)化,并通過模擬計算將改進后的攪拌槽與初始攪拌槽的各項性能指標進行對比,改進后的攪拌槽在這兩項指標上均有不同程度的提高。本文研究結果對含有雙層折葉槳的攪拌設備及其相類似的混合設備的研究與優(yōu)化改進具有一定的指導意義,可從理論分析的角度上為其提供一些參考依據(jù)。
【學位單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TF351
【部分圖文】：

略除了要選擇合適的方法及數(shù)學模型外，對于物理模型的會影響能否得到求解結果以及求解精度。前處理主要是分。 CFD 軟件 FLUENT6.3.26 與 MIXSIM[44-45]相結合來對由 FLUENT 公司開發(fā)出來的，且主要是針對于攪拌類問軟件包含了參數(shù)化建模程序、網(wǎng)格劃分程序 GAMBIT 等行參數(shù)化建模，后期則使用 FLUENT6.3.26 進行求解計算邊界條件計算時，首先要做的就是將求解模型進行網(wǎng)格化，將它

6.3.26 與 MIXSIM 軟件相結合的方式，對雙層折速處于 75rpm 時的三維流場進行數(shù)值模擬計算，、距離槽底距離等因素下對槽內流場分布規(guī)律及委托制造的釹鐵硼酸溶攪拌裝置。該攪拌設備主的作用主要是將釹鐵硼廢料與鹽酸進行混合直到圖 3.1 所示，攪拌桶直徑 D=3000mm；桶高m；槳葉寬度 b=120mm；內部有 4 塊擋板，擋板Z=2；層數(shù) L=2；根據(jù)攪拌設備設計原理并結合在較大等問題，選取了五個因素：槳葉直徑 d、葉度 Wb、層距 SP作為本文所研究的變量。攪拌槽

層距(SP) SP=(0.3~0.4)d 180~600700、800500mm底距(c) c=(0.15~0.25)D 450~750450、550、650、750、850600mm驗中通常采用甘油與水的混合溶液作為工作介質，本文同樣采用該物質作為模的工作介質，實際生產(chǎn)物料溶解后的料液宏觀上類似污水，粘度范圍一般在 5× -10×10-3Pa·s 之間，根據(jù)文獻[49]查得 58%甘油水溶液其密度(20oC)為 1148.3kg/m3 ＝9.586×10-3Pa·s。拌槽整體網(wǎng)格結構劃分用 Mixsim 參數(shù)化建模的方式建立攪拌槽整體三維結構，并導入 GAMBIT 軟件格劃分。同時，采用非結構化網(wǎng)格方式對攪拌槽進行網(wǎng)格劃分，將槳葉旋轉區(qū)桶體靜止區(qū)域分開劃分，并對攪拌旋轉區(qū)域內網(wǎng)格進行適當加密。攪拌槽整體結果及在 x=0 處時截面網(wǎng)格，如圖 3.3、3.4 所示。
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本文編號：2885996