混合澄清槽內(nèi)流動(dòng)的測(cè)量與模擬.pdf

1、混合澄清槽是稀土工業(yè)中使用最為廣泛的萃取設(shè)備之一,具有操作穩(wěn)定性好,級(jí)效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易放大等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)其流體力學(xué)規(guī)律的探索及研究,有助于強(qiáng)化萃取過程,提高分離效率,以及開發(fā)新型高效萃取設(shè)備。本文利用粒子圖像測(cè)速(PIV)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬對(duì)箱式混合澄清槽進(jìn)行了流體力學(xué)研究,揭示其內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律,研究了各結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)對(duì)攪拌槳性能的影響,并在此基礎(chǔ)上提出新型結(jié)構(gòu)攪拌槳,以提高抽吸和混合性能。
　　本文首先采用流體力學(xué)模

2、擬軟件Fluent對(duì)工業(yè)規(guī)模的混合澄清槽進(jìn)行研究,以速度矢量圖揭示其內(nèi)部流體的流動(dòng)規(guī)律,并進(jìn)行了湍動(dòng)能分析,同時(shí)計(jì)算了功率、抽吸壓頭及混合時(shí)間,以進(jìn)一步了解工業(yè)BSTRRB槳的性能。結(jié)果表明,工業(yè)規(guī)模的混合澄清槽存在著混合室上部流速低、混合不足、混合時(shí)間過長(zhǎng)等缺陷,充分說明了對(duì)當(dāng)前混合澄清槽進(jìn)行改進(jìn)研究工作是非常必要的。
　　隨后,對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有混合澄清槽裝置內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行PIV實(shí)驗(yàn)測(cè)量,研究擋板及穩(wěn)流板、不同葉輪直徑及槳型對(duì)流場(chǎng)的影

3、響,結(jié)果表明擋板有效地增加了流體的湍動(dòng),葉輪直徑對(duì)流體流動(dòng)循環(huán)范圍有直接的影響,而槳型則直接決定了流場(chǎng)結(jié)構(gòu),相同安裝高度下,BSTRTB產(chǎn)生的是軸向流場(chǎng),而TSTRTB產(chǎn)生的是徑向流場(chǎng)。同時(shí),PIV測(cè)量結(jié)果也為后續(xù)的CFD模型驗(yàn)證提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　最后,對(duì)實(shí)驗(yàn)室混合澄清槽模型進(jìn)行CFD模擬,分析了擋板及穩(wěn)流板、槳型、槳安裝高度、葉輪直徑、葉片數(shù)量及高度、入口流量、潛室出口孔的直徑及高度等參數(shù)對(duì)攪拌槳性能的影響,通過功率準(zhǔn)數(shù)

4、、流量準(zhǔn)數(shù)及壓頭準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià),同時(shí)進(jìn)行了混合時(shí)間的計(jì)算,并在此基礎(chǔ)上提出了新型結(jié)構(gòu)攪拌槳。結(jié)果表明,擋板有效抑制了混合室內(nèi)流體的旋流流動(dòng),使混合時(shí)間降低了39.86％;通過壓力分布及下循環(huán)流量?jī)煞矫娴姆治?解釋了槳型決定流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的原因,并通過對(duì)比,發(fā)現(xiàn)在相同輸入功率的情況下,BSTRTB槳能夠提供最大的抽吸力,而TSTRTB和TSTRRB槳的抽吸能力最弱,但TSTRTB槳比相同安裝高度的BSTRTB槳有更好的混合效果;葉輪直徑、葉輪安裝