釹鐵硼廢料酸溶攪拌槽流場分析與槳葉結構試驗研究.pdf

1、攪拌混合設備廣泛應用于各行各業(yè)，在冶金行業(yè)中，釹鐵硼酸溶攪拌式反應設備主要用于制備稀土萃取生產過程中所需要的原料液，其料液產出的效率及均勻性直接影響后續(xù)萃取分離過程的混合分離效率。設備的混合效率、混合速率等指標主要取決于內部流體的力學物理參數和流動特性，而這些流體性能特征又與槳葉結構和設備其他配置密切相關。目前，多數學者主要通過實驗和數值模擬這兩種方法來研究攪拌槽內的流動混合特性。相比兩種方法，數值模擬因具有研發(fā)周期短，受環(huán)境影響小，成

2、本低，能夠獲得更多數據等優(yōu)勢正被作為工業(yè)應用實驗的前提研究廣泛選用。
　　本文利用CFD軟件FLUENT，結合實際生產中的酸溶攪拌設備進行物理建模并采用標準k-ε模型及多重參考系法對雙層交錯式折葉槳（兩層槳葉夾角呈90°）攪拌槽內流體混合特性進行模擬。所做主要工作如下：
　　以槳葉直徑、葉片折葉角度、槳葉間層距、下槳葉離槽底高度、擋板寬度作為變量研究對象，模擬在各變量單一變化下的速度場和湍流動能變化，發(fā)現湍流動能作用范圍與槳

3、葉結構尺寸及槳葉安放位置有關，其中槳葉直徑主要影響湍流動能作用范圍，而折葉角度主要對湍流動能峰值強度影響較大。
　　在各變量單一變化下，對功率與混合時間的影響進行分析。結果表明，槳葉直徑增加與槳葉角度的增大會使設備所需驅動功率明顯增大。此外，層距拉大也會引起功率增加，但沒有直徑與角度變化時對功率的影響明顯?；旌蠒r間會隨直徑及角度增大而縮短，這種縮短效果存在著一個尺寸范圍，超過這個范圍將會出現“反彈”現象，即混合時間反而增加。通過計

4、算分析攪拌槽的兩個性能指標：混合準數和混合效率，發(fā)現槳葉直徑、槳葉角度均存在一個較優(yōu)尺寸區(qū)間，在該區(qū)間內攪拌槽的性能指標評價較好。
　　結合單變量所選取變量因素，通過使用正交試驗分析方法利用分析軟件SPSS，進一步對多因素共同作用下對攪拌槽的混合特性進行研究分析，并得出在多因素共同作用下對攪拌槽性能指標影響主要因素為直徑，次要因素為角度，結合正交分析結果以混合時間和單位體積混合能作為優(yōu)化評價指標，對攪拌槽內的攪拌槳和擋板尺寸參數進