【摘要】：為了揭示含砷難處理精金礦生物氧化反應(yīng)器內(nèi)氣液固三相流動(dòng)的基本規(guī)律,設(shè)計(jì)并制作了一套用于冷模實(shí)驗(yàn)研究的攪拌釜裝置,以含砷難處理精金礦-水為實(shí)驗(yàn)物系,采用電導(dǎo)探針等技術(shù)對(duì)攪拌釜內(nèi)的固相懸浮特性及氣相分散特性進(jìn)行深入研究,并建立起相應(yīng)的計(jì)算流體力學(xué)模型,具體如下:1.研究了不同槳型、槳徑、轉(zhuǎn)速、離底間距及固含率等對(duì)固相軸向濃度分布的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,在同等條件下,6PBT(45°)固相分布質(zhì)量較好,但Rushton渦輪槳離底懸浮臨界轉(zhuǎn)速Njs較小;懸浮臨界轉(zhuǎn)速Njs隨著離底間距(C/D)的增大而增大,當(dāng)C/D在1/5-1/3時(shí),分布質(zhì)量相差很小,在C/D=0.4時(shí),雖然軸向分布質(zhì)量值較小,但臨界轉(zhuǎn)速增幅比較大,相應(yīng)功耗加大;當(dāng)固含率由15%增加至25%時(shí),懸浮臨界轉(zhuǎn)速Njs相應(yīng)增大;在懸浮臨界轉(zhuǎn)速Njs條件下,軸向分布質(zhì)量值基本不變,說明了該液固體系中顆粒群體對(duì)顆粒沉降行為的影響不及固體顆粒受液體夾帶的作用;Zwietering的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式能較好的預(yù)測(cè)本體系下的懸浮臨界轉(zhuǎn)速Njs。2.設(shè)計(jì)了三種氣體分布器,利用電導(dǎo)探針就氣體分布器對(duì)攪拌釜內(nèi)氣液分散特性的影響展開研究,結(jié)果表明,在葉輪區(qū),圓盤和十字分布器局部氣含率隨徑向減小,接近葉輪的徑向位置的局部氣含率較大;環(huán)形分布器局部氣含率隨徑向增大,接近葉輪的徑向位置的局部氣含率較小。釜內(nèi)局部氣含率分布的均勻性σ隨通氣量的增加而增大,隨攪拌轉(zhuǎn)速的增大而減小;圓盤形的出孔設(shè)計(jì)使上循環(huán)區(qū)的局部氣含率較大,而有較好初始分布的環(huán)形分布器對(duì)于整個(gè)釜內(nèi)的均勻性影響更大,即E(x圓盤)≥E(x十字)≥E(x環(huán)形),σ環(huán)形≤σ十字≤σ圓盤。3.采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、MFR多重參考系法的三歐拉數(shù)學(xué)模型對(duì)生物氧化反應(yīng)器內(nèi)氣液固三相流進(jìn)行CFD模擬,并將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,模擬結(jié)果和三相離底懸浮實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分相符,在臨界轉(zhuǎn)速下,Rushton渦輪和HEDT兩種槳型的攪拌釜內(nèi)部都保持了較好的顆粒懸浮質(zhì)量;HEDT槳的局部氣含率分布均勻性較好,分散能力較高,而HEDT槳的高湍流動(dòng)能及耗散率區(qū)域較小,剪切速率更低;對(duì)比兩種槳型在臨界轉(zhuǎn)速下的液相速度場(chǎng)可以看出,兩者皆呈現(xiàn)了雙循環(huán)結(jié)構(gòu)流型,Rushton渦輪的液相速度較大,釜內(nèi)循環(huán)速率更快,顆粒懸浮所需轉(zhuǎn)速也較低;通氣量的增加可以改善攪拌釜內(nèi)氣液分散質(zhì)量與降低剪切速率,但作用隨氣量的增大而減小。本論文的研究為含砷難處理精金礦生物氧化反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)、傳熱及其工業(yè)應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。
【圖文】：

抑制氣穴的形成，使氣液分散狀態(tài)得到明顯改善。李良超Ｉ３５】在研宄大通氣量時(shí)雙逡逑層槳攪拌槽內(nèi)局部氣液分散特性時(shí)也采用了類似的進(jìn)氣方式。逡逑周國(guó)忠等１３６］開發(fā)了一種機(jī)械攪拌罐用氣體分散器（圖１－５），包括進(jìn)氣管和逡逑分布器，分布器是由圓盤氣體分布片和環(huán)形筒組成的整體，圓盤氣體分布片上和逡逑環(huán)形筒上均有通氣孔，分布器位于進(jìn)氣管上部或下部，組成分布器的金屬圓盤氣逡逑體分布片和環(huán)形筒配有松動(dòng)的并與其保持一定間隙的里層非金屬制成的輔助圓逡逑盤氣體分布片和輔助環(huán)形筒，這種機(jī)械攪拌罐用的氣體分散器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣體分逡逑布效果好、不堵塞、易清洗。逡逑９逡逑

程易等［３力發(fā)明的一種甲烷與氧氣預(yù)混器中使用環(huán)流氣體分布系統(tǒng)，如圖】－６逡逑所示。２２ａ和２２ｂ是甲烷和氧氣中心進(jìn)料管，２６ａ和２６ｂ是甲烷和氧氣十字進(jìn)料逡逑管，２４ａ和２４ｂ是甲烷和氧氣環(huán)形氣體分布器，分布器皆由多個(gè)同心圓的環(huán)管組成，逡逑每個(gè)環(huán)管上開有多個(gè)孔徑相同的１－３邋ｍｍ的氣體噴射孔２５，甲烷和氧氣通過氣體逡逑噴射孔２５高速射出，，由于上、下兩個(gè)分布器完全對(duì)稱，氣體射出后高速對(duì)撞，逡逑最大程度達(dá)到兩股氣體的初級(jí)混合。逡逑７、一逡逑
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF351.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2648099