【摘要】：攪拌反應(yīng)器是濕法冶金工業(yè)中的重要設(shè)備之一,它幾乎應(yīng)用在濕法冶金的各個(gè)工序中。本課題組圍繞節(jié)能,強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)和抑制結(jié)疤三個(gè)主題原創(chuàng)性的開發(fā)了一種新型的加壓反應(yīng)器-壓力能驅(qū)動(dòng)的自攪拌反應(yīng)器。由于該新型反應(yīng)器內(nèi)兩相流動(dòng)特性、攪拌轉(zhuǎn)速與原動(dòng)力-壓力能的關(guān)系尚不明確,因此,本文從物理模擬和數(shù)值模擬兩個(gè)角度對(duì)這種新型攪拌反應(yīng)器內(nèi)兩相流動(dòng)行為進(jìn)行研究,為該反應(yīng)器的進(jìn)一步開發(fā)奠定基礎(chǔ)。本文以壓力能驅(qū)動(dòng)的自攪拌反應(yīng)器為研究對(duì)象,利用商業(yè)CFD軟件FLUENT15.0和并行計(jì)算系統(tǒng)圖形工作站,在實(shí)驗(yàn)室已有研究的基礎(chǔ)上,對(duì)該反應(yīng)器內(nèi)的固-液兩相流動(dòng)行為做了系統(tǒng)的研究。主要結(jié)果如下:(1)采用PIV技術(shù)及數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)純水相流動(dòng)行為進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)整體的速度分布較為均勻,增加入口壓力和液位高度有利于流體速度均勻分布,且增加入口壓力可減小直至消除流動(dòng)死區(qū)的范圍。(2)將顆粒濃度測(cè)量技術(shù)與數(shù)值模擬技術(shù)相結(jié)合,對(duì)固-液兩相流動(dòng)行為進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)增加攪拌轉(zhuǎn)速有利于反應(yīng)器內(nèi)固體顆粒均勻分布,但過高的轉(zhuǎn)速將導(dǎo)致攪拌軸附近區(qū)域顆粒在離心力的作用下濃度降低:減小顆粒直徑和降低顆粒固含量有利于反應(yīng)器內(nèi)固體顆粒的均勻分布;反應(yīng)器的臨界離底懸浮轉(zhuǎn)速隨著顆粒直徑的減小而減小,隨著顆粒固含量的增加而增加。(3)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)得到反應(yīng)器的最佳操作參數(shù)為:攪拌轉(zhuǎn)速150rpm,初始顆粒固含量]5%,顆粒直徑75μm。本文基于懸浮理論對(duì)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)的行為與現(xiàn)象進(jìn)行了合理地解釋。預(yù)測(cè)了較優(yōu)的操作參數(shù),獲取了該反應(yīng)器流體動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為該反應(yīng)器的進(jìn)一步開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

（ａ）釜式反應(yīng)器邐（ｂ）管式反應(yīng)器逡逑圖１．１常見的攪拌反應(yīng)器逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｍｏｎ邋ｓｔｉｒｒｅｄ邋ｒｅａｃｔｏｒ邋（ａ）邋Ｋｅｔｔｌｅ邋ｒｅａｃｔｏｒ邋（ｂ）邋Ｔｕｂｕｌａｒ邋ｒｅａｃｔｏｒ逡逑管式反應(yīng)器是一種呈管狀的、長(zhǎng)徑比很大的反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)可以根據(jù)需要設(shè)置攪逡逑拌裝置及催化介質(zhì)等。反應(yīng)器外也可根據(jù)需要分段設(shè)置加熱或冷卻裝置。反應(yīng)物料從反逡逑

管壁及焊點(diǎn)容易磨薄泄漏：攪拌及密封問題難以解決，溫度和壓力不能進(jìn)一步逡逑提高，而我國一水硬鋁石型鋁土礦的溶出溫度一般高達(dá)２４０？２８０°Ｃ。典型的壓煮溶出器逡逑結(jié)構(gòu)示意圖見圖１．２。逡逑科菜出－邋＼料漿出口逡逑圖１．２壓煮溶出器結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ａｕｔｏｃｌａｖｅ邋ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑管道預(yù)熱－停留罐溶出技術(shù)是鄭州輕金屬研究院針對(duì)我國一水硬鋁石拜耳法溶出特逡逑點(diǎn)專門開發(fā)的，適用于處理需要較長(zhǎng)溶出時(shí)間的一水硬鋁石型鋁土礦：預(yù)脫硅后的原礦逡逑漿由高壓隔膜泵送入套管式預(yù)熱器，經(jīng)過自蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽預(yù)熱后再由新蒸汽或逡逑熔鹽加熱到溶出溫度，接著在串聯(lián)的停留罐中充分反應(yīng)后經(jīng)多級(jí)自蒸發(fā)器卸壓降溫后送逡逑入稀釋槽，然后進(jìn)入下一工序。管道化溶出設(shè)備綜合了化學(xué)動(dòng)力學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)，逡逑采用高度湍流，使礦漿在管道內(nèi)快速間接加熱到溶出溫度，再在無攪拌的停留罐中保溫逡逑反應(yīng)，保證提供充足的溶出時(shí)間，提高了生產(chǎn)能力，降低了能耗，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，，設(shè)備逡逑維修方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保持較高的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率．己在我國很多氧化鋁廠投入使逡逑用［１０－１３】。逡逑但是無論采用哪種溶出工藝
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF111.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃安斌;;拜耳法生產(chǎn)氧化鋁鋁土礦溶出過程研究[J];世界有色金屬;2015年10期

2 張子木;呂超;趙秋月;劉燕;;壓力能驅(qū)動(dòng)的自攪拌反應(yīng)器流動(dòng)特性數(shù)值模擬[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年07期

3 趙洪亮;張子木;張廷安;劉燕;顧松青;張超;;改進(jìn)Intermig槳固液漿態(tài)攪拌槽的實(shí)驗(yàn)和CFD研究(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年08期

4 李良超;徐斌;楊軍;;基于計(jì)算流體力學(xué)模擬的下沉與上浮顆粒在攪拌槽內(nèi)的固液懸浮特性[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年12期

5 陳濱;肖利;唐嫻敏;;中低品位貴州鋁土礦石灰拜爾法溶出工藝[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年05期

6 Nana Qi;Hu Zhang;Kai Zhang;Gang Xu;Yongping Yang;;CFD simulation of particle suspension in a stirred tank[J];Particuology;2013年03期

7 張林進(jìn);陳功國;柏楊;葉旭初;;側(cè)入式攪拌槽中多相流流場(chǎng)特性的數(shù)值模擬[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2013年04期

8 唐時(shí)健;;管道化溶出設(shè)計(jì)探討[J];輕金屬;2011年S1期

9 王利娟;蔣濤;楊會(huì)賓;;氧化鋁生產(chǎn)過程中結(jié)疤的生成及防治技術(shù)的探索[J];輕金屬;2011年02期

10 李良超;王嘉駿;顧雪萍;馮連芳;李伯耿;;氣液攪拌槽內(nèi)氣泡尺寸與局部氣含率的CFD模擬[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2010年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 喬勝超;攪拌槽內(nèi)流體流動(dòng)及上浮顆粒懸浮混合的CFD數(shù)值模擬[D];天津大學(xué);2014年

2 曹曉暢;管式攪拌反應(yīng)器流動(dòng)特性與混合特性的CFD數(shù)值模擬[D];東北大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 趙洪亮;種分槽機(jī)械攪拌的模擬研究[D];東北大學(xué);2010年

2 宋海生;操作條件對(duì)攪拌罐內(nèi)液固混合過程的影響[D];吉林大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2687130