稀土元素具有優(yōu)良的光、電、磁等物理特性,被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”和“新材料寶庫”,然而稀土資源冶煉技術粗放、產業(yè)結構不合理、生產過程污染嚴重、資源利用率低下,已成為我國稀土產業(yè)面臨的嚴峻問題。過程強化技術是解決過程工業(yè)“高能耗、高物耗和高污染”問題的有效手段,可望從根本上變革稀土冶煉的面貌。為此,深刻認識稀土冶煉過程中的系統(tǒng)動力學行為和演變機制,指導稀土冶煉過程強化技術的開發(fā)和應用,具有重要的理論意義和現(xiàn)實價值。本文以稀土分離使用最廣泛的混合澄清槽為研究對象,從攪拌過程強化入手,以煤油和水為工作介質代替萃取劑和稀土離子溶液進行油水兩相的混合澄清實驗。實驗選擇新型雙層剛柔組合槳作為攪拌槳,通過研究攪拌槳轉速、柔性片材質、柔性片尺寸（長度、寬度等）以及剛柔組合槳形式對混合澄清槽內流體流場和混沌特性參數(shù)的影響,結合小波分析和Matlab軟件,計算最大Lyapunov指數(shù)（LLE）和多尺度熵（MSE）,研究攪拌槽內流體的混沌混合特性;借助計算流體動力學模擬,分析混合澄清槽內油/水兩相流體流動情況,明確其流場結構以及強化流體混沌混合的方法,為混合澄清槽的設計和應用提供理論基礎,指導稀土冶煉過程... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 液-液萃取設備概述
        1.2.1 箱式混合澄清槽
        1.2.2 塔式萃取器
        1.2.3 離心萃取器
    1.3 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 攪拌槽內流體混合特性
        1.3.2 混合澄清槽研究進展
    1.4 混沌混合
        1.4.1 混沌的基本概念
        1.4.2 混沌混合的研究方法
        1.4.3 混沌混合判據和表征
    1.5 CFD模擬簡介及數(shù)學模型
        1.5.1 計算流體動力學（CFD）概況
        1.5.2 CFD多相流模型
        1.5.3 混合澄清槽內CFD模擬研究進展
    1.6 課題研究目的和研究內容
        1.6.1 課題研究目的
        1.6.2 課題主要研究內容
2 實驗部分
    2.1 實驗裝置及介質
        2.1.1 實驗裝置
        2.1.2 攪拌槳構造
        2.1.3 實驗工作介質
    2.2 數(shù)據采集裝置
        2.2.1 壓力傳感器
        2.2.2 數(shù)據采集卡
    2.3 實驗方法
    2.4 實驗數(shù)據分析方法
        2.4.1 小波分析
        2.4.2 最大李雅普諾夫指數(shù)（LLE）
        2.4.3 多尺度熵（MSE）
    2.5 本章小結
3 混合澄清槽內流體流動及混沌特性分析
    3.1 最大李雅普諾夫指數(shù)（LLE）
        3.1.1 雙層剛柔組合槳的影響
        3.1.2 組合槳中柔性片材質的選擇
        3.1.3 組合槳中柔性片長度的影響
        3.1.4 組合槳中柔性片寬度的影響
        3.1.5 雙層剛柔組合槳類型的影響
    3.2 多尺度熵（MSE）
        3.2.1 雙層剛柔組合槳的影響
        3.2.2 組合槳中柔性片寬度的影響
        3.2.3 雙層剛柔組合槳類型的影響
    3.3 宏觀混合效果圖
        3.3.1 雙層剛柔組合槳的影響
        3.3.2 組合槳中柔性片寬度的影響
        3.3.3 雙層剛柔組合槳類型的影響
    3.4 小結
4 數(shù)值模擬結果分析
    4.1 模擬計算前處理
        4.1.1 數(shù)學模型建立
        4.1.2 網格劃分
        4.1.3 邊界條件設置
    4.2 數(shù)值求解方法及步驟
        4.2.1 求解方法
        4.2.2 數(shù)值求解步驟
    4.3 模擬結果分析
        4.3.1 不同轉速下速度分布特性
        4.3.2 剛柔組合槳對槽內濃度場分布特性的影響
        4.3.3 不同柔性片寬度下濃度場分布特性
        4.3.4 不同類型剛柔組合槳湍流特性對比分析
    4.4 小結
5 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
    A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文
    B. 作者在攻讀學位期間發(fā)明的專利
    C. 混沌特性參數(shù)Matlab計算程序


【參考文獻】：
期刊論文
[1]柔性體與運動流體耦合問題研究進展綜述[J]. 王思瑩,陳明,尹協(xié)振.  力學與實踐. 2014(05)
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[3]攪拌槽反應器內宏觀和微觀混合及過程強化[J]. 段曉霞,程蕩,程景才,馮鑫,楊超.  化學反應工程與工藝. 2013(03)
[4]Impact of backmixing of the aqueous phase on two-component rare earth separation process[J]. 吳聲,程福祥,廖春生,嚴純華.  Journal of Rare Earths. 2013(05)
[5]基于Fluent的稀土萃取攪拌槽的優(yōu)化設計[J]. 逄啟壽,吳文元.  濕法冶金. 2012(06)
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[8]偏心射流攪拌強化1,3-二氯-2-丁烯的氯化行為[J]. 劉作華,冉啟誠,寧偉征,孫大貴,陶長元,劉仁龍,牟天明.  化學工程. 2012(02)
[9]組合槳攪拌槽內混合過程的實驗研究及大渦模擬[J]. 趙靜,蔡子琦,高正明.  北京化工大學學報(自然科學版). 2011(06)
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博士論文
[1]柔性仿生波動鰭推進理論與實驗研究[D]. 章永華.中國科學技術大學 2008
[2]攪拌槽內宏觀及微觀混合的實驗研究與數(shù)值模擬[D]. 閔健.北京化工大學 2005



本文編號：3242482