本文關鍵詞：復合式水力旋流器電石渣提純方法研究及CFD模擬

  更多相關文章： 電石渣 水力旋流器 CFD 正交試驗 顆粒分級

【摘要】：電石(CaC_2)是化工生產的重要原料,水解后產生的電石渣會嚴重污染環(huán)境,我國每年電石渣排放量可以達到1900萬噸,電石渣的處理問題十分嚴峻。目前,利用電石渣燒制石灰并作為生產電石的原材料是公認的最好處理方法,而此方法對電石渣中Ca(OH)_2含量的要求較高。為了實現電石渣生產電石的產業(yè)循環(huán),Ca(OH)_2的提純環(huán)節(jié)十分關鍵。通過檢測發(fā)現,電石渣中Ca(OH)_2含量隨著顆粒粒徑減小而增大,綜合考慮將分離目標粒徑定為75μm,理論上分離后的Ca(OH)_2含量可以達到92.4%以上,電石渣顆粒一級回收率為61.6%。根據分離工藝及裝備的特點,選用復合式水力旋流器進行電石渣顆粒分級,從而實現Ca(OH)_2的提純。本文在油水分離用復合式水力旋流器的基礎上,根據電石渣顆粒的基本物性參數,設計了一種適用于細顆粒分級或固液分離的復合式水力旋流器。通過最大切向速度軌跡法建立數學模型,完成靜態(tài)殼體結構設計。通過Fluent軟件建立復合式水力旋流器的流場模型,從柵片長度、柵片直徑、柵片數量和柵片類型四個方面分析旋轉柵結構對流場的影響規(guī)律,確定驅動旋轉柵的設計方案。制作試驗樣機,搭建試驗平臺,使用二次正交旋轉組合試驗設計,驗證復合式水力旋流器的分離效果,確定相關分離指標的主控因素。通過曲面響應法得到復合式水力旋流器的最佳操作參數:進料速度2.0m/s;旋轉柵轉速1921r/min;進料濃度24.2%。最佳操作參數條件下對應的分離指標:溢流分離極限58.4μm;目標顆粒分離效率92%;單機處理量439.6Kg/h;分離精度系數0.472;分股比0.707。通過與靜態(tài)水力旋流器進行流場對比發(fā)現,在殼體結構參數和操作參數均相同的條件下,復合式水力旋流器的流場壓力是靜態(tài)水力旋流器的6.5倍,切向速度是靜態(tài)水力旋流器的3.3倍,并且具有較大的零軸速包絡面表面積。因此,復合式水力旋流器在離心力場強度、流場的動能補償和分離效率等方面均具有明顯的優(yōu)勢。但是,復合式水力旋流器的軸向速度和流場湍動能較大,故在顆粒的有效分離時間和流場穩(wěn)定性方面則相對處于劣勢。
【關鍵詞】：電石渣 水力旋流器 CFD 正交試驗 顆粒分級
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ161;X78
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 電石渣的概況9-10
• 1.2 離心分離設備的概況10-13
• 1.3 研究目的與意義13-14
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究意義13-14
• 1.4 研究內容與技術路線14-16
• 1.4.1 研究內容14-15
• 1.4.2 技術路線15-16
• 第二章 電石渣特性參數及分離方案的確定16-19
• 2.1 電石渣特性參數的測定16-17
• 2.1.1 電石渣的物理性質及成分組成16
• 2.1.2 電石渣顆粒的粒徑分布16-17
• 2.1.3 電石渣中Ca(OH)2含量的分布17
• 2.2 分離方案的確定17-18
• 2.2.1 分離提純的可行性分析17-18
• 2.2.2 分離工藝及裝備的選擇18
• 2.3 本章小結18-19
• 第三章 復合式水力旋流器的設計19-33
• 3.1 復合式水力旋流器概況19-20
• 3.2 靜態(tài)旋流殼體的結構設計20-25
• 3.2.1 進料類型的選擇20-21
• 3.2.2 水力旋流器結構參數的確定方法21-23
• 3.2.3 靜態(tài)殼體結構參數的確定23-24
• 3.2.4 溢流結構的設計24
• 3.2.5 密封結構的設計24-25
• 3.3 旋轉柵的結構分析及設計25-32
• 3.3.1 柵片長度對流場的影響25-26
• 3.3.2 柵片直徑對流場的影響26-28
• 3.3.3 柵片數量對流場的影響28-30
• 3.3.4 柵片類型對流場的影響30-31
• 3.3.5 旋轉柵設計方案的確定31-32
• 3.4 本章小結32-33
• 第四章 復合式水力旋流器的試驗研究33-40
• 4.1 分離試驗設計方案33-35
• 4.1.1 試驗裝置的組成33-34
• 4.1.2 試驗因素與分離指標34
• 4.1.3 試驗方法及步驟34-35
• 4.2 試驗結果分析35-37
• 4.3 最佳工藝參數的確定37-39
• 4.4 本章小結39-40
• 第五章 復合式水力旋流器的流場模擬40-48
• 5.1 計算流體動力學基礎40-42
• 5.1.1 流體動力學基本控制方程40-41
• 5.1.2 湍流模型41
• 5.1.3 多相流模型41-42
• 5.2 復合式水力旋流器數值模擬方法42-43
• 5.2.1 流場模型的建立及離散化42
• 5.2.2 流場邊界條件及模擬方法42-43
• 5.3 數值模擬的結果分析43-47
• 5.3.1 流場壓力分布43-44
• 5.3.2 流場切向速度分布44
• 5.3.3 流場軸向速度分布44-45
• 5.3.4 流場密度分布45-46
• 5.3.5 流場湍動能分布46-47
• 5.4 本章小結47-48
• 第六章 結論與展望48-50
• 6.1 結論48-49
• 6.2 展望49-50
• 參考文獻50-53
• 致謝53-54
• 作者簡介54-55
• 導師評閱表55

，

本文編號：642911