【摘要】：攪拌混合裝置普遍用在醫(yī)藥、廢料回收等許多工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前很多學(xué)者通過(guò)數(shù)值計(jì)算對(duì)流體流動(dòng)混合特征進(jìn)行研究。本文利用數(shù)值計(jì)算方法,并采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型以及多重參考系法對(duì)釹鐵硼酸溶攪拌槽內(nèi)流體混合特性模擬分析,以提高攪拌槽的混合性能為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。主要結(jié)果如下:(1)利用數(shù)值計(jì)算對(duì)10m~3攪拌槽內(nèi)有無(wú)導(dǎo)流筒的流體流動(dòng)特征分析,軸流槳配合導(dǎo)流筒加強(qiáng)了攪拌槽內(nèi)上下部分流體流動(dòng),流體在導(dǎo)流筒內(nèi)集中劇烈混合,確定了攪拌槽內(nèi)流體的軸向循環(huán)流動(dòng)規(guī)律,改善了無(wú)導(dǎo)流筒攪拌槽中槳葉附近的流體“跟轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。(2)以槳葉直徑、葉片角度、導(dǎo)流筒高度、槳葉離底距離作為研究變量,對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的單層導(dǎo)流筒攪拌槽內(nèi)流場(chǎng)以及功率消耗對(duì)比分析,得到合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)有助于改善攪拌槽內(nèi)部流場(chǎng)情況和降低攪拌功率。對(duì)單/雙層槳葉的導(dǎo)流筒攪拌槽內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行比較,雙層槳導(dǎo)流筒攪拌槽功率消耗有所增加,但是流場(chǎng)分布較好,流體的有效混合體積增加。(3)以流場(chǎng)模擬為基礎(chǔ),在各單一變量下,利用示蹤劑法對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的單層槳導(dǎo)流筒攪拌槽混合過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,觀察示蹤劑在攪拌槽內(nèi)的擴(kuò)散,設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)得到混合時(shí)間,進(jìn)而求得單位體積混合能。將混合時(shí)間和單位體積混合能作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)攪拌槽的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,通過(guò)對(duì)改進(jìn)后攪拌槽數(shù)值計(jì)算與未改變之前的攪拌槽進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠減少混合時(shí)間,降低單位體積混合能,提高整體混合效果以及降低能耗。
【圖文】：

第一章 緒論礦開(kāi)采的壓力增加，環(huán)境負(fù)擔(dān)加大。在稀土產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生許多含稀土元素的廢物，從這些廢棄的材料中回收稀土元素具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者開(kāi)展了從釹鐵硼廢棄材料中回收利用稀土元素的科研工作，并取得一定的進(jìn)展。本文以贛州某企業(yè)使用酸溶攪拌裝置為研究對(duì)象（如圖 1），將釹鐵硼酸溶攪拌槽中加入導(dǎo)流筒，利用模擬將不同結(jié)構(gòu)下的攪拌槽內(nèi)部流場(chǎng)情況展現(xiàn)出來(lái)。目前企業(yè)所采用的無(wú)導(dǎo)流筒攪拌槽，單層直葉攪拌槳兩槳葉錯(cuò)開(kāi) 90o，通過(guò)攪拌槳在槽內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)使釹鐵硼廢棄材料與鹽酸充分混合直到充分溶解。迄今為止攪拌裝置根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)且僅僅達(dá)到當(dāng)前需求，在實(shí)際操作使用中因?yàn)闃~尺寸、擋板，槳葉與槽底的距離等問(wèn)題導(dǎo)致攪拌裝置的整體混合效果較差。所以尋找新的攪拌裝置并選擇合適的設(shè)備參數(shù)對(duì)改善混合效果，提高混合效率，降低能耗至關(guān)重要。

甚至可以根據(jù)流場(chǎng)求得其攪拌功率、傳熱系數(shù)及混合效率等，為攪拌裝置改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)導(dǎo)流筒攪拌槽的理論分析還比較少，本章主要對(duì)攪拌槽中有導(dǎo)流筒的流場(chǎng)模擬，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流場(chǎng)的作用，而且簡(jiǎn)單分析對(duì)比單雙槳葉在攪拌槽內(nèi)流場(chǎng)情況。3.1 導(dǎo)流筒攪拌槽的物理模型以實(shí)際應(yīng)用中的模型為參考，攪拌槽容積設(shè)計(jì)為 10m3。加入導(dǎo)流筒的攪拌結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示，攪拌槽直徑 D=2400mm，槽高 H=2500mm，內(nèi)部加設(shè) 4 塊擋板擋板距離槽壁 200mm，攪拌槳葉為單層折葉 45o，攪拌軸直徑 50mm，攪拌槳葉徑為 1000mm，槳葉距離槽底 600mm，導(dǎo)流筒直徑為 1100mm，導(dǎo)流筒高 950mm，速為 200rpm。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中設(shè)備效率偏低，需要改進(jìn)結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高混合率，選取葉片角度θ，槳葉直徑 d，，槳葉距離槽底距離 c，導(dǎo)流筒高度 h，作為文研究變量。導(dǎo)流筒攪拌槽三維圖如 3.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ027.1

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