應用CFD模擬DTB結晶器內的流體混合過程.pdf

1、DTB型結晶器于50年代末出現的一種效能較高的結晶器，由于這種結晶器設有導流桶，形成了典型的晶漿內循環(huán)系統(tǒng)，混合能效更佳。大多數結晶過程的研究把結晶器操作假設為完全混合懸浮、完全混合排出(MSMPR)型結晶器，但是在大型結晶過程中，結晶器內的結晶幾乎不可能達MSMPR要求的條件，因此實驗室的研究結果不能準確預測晶體產品顆粒尺寸分布。近幾十年大部分研究者關注于影響工業(yè)結晶的參數-晶體成長和成核，很少關注于固體懸浮對結晶的影響。據報道，操作

2、條件（混合強度和出料位置）對連續(xù)結晶過程中顆粒尺寸分布有很大的影響，并且不同的操作條件（混合強度和尺寸顆粒）在結晶器內會產生不同的顆粒體積分布。但是，這些信息被很少報道，因為結晶器內的顆粒分布很困難被測得，特別是在連續(xù)操作條件下。因此，如果更加清楚的了解結晶過程，并對結晶的操作條件做出正確的選擇，必須對結晶器內的流體動力學和固體懸浮狀態(tài)做進一步了解。計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)是一種以

3、計算機為工具，通過對流體運動方程的數值解法，研究流體在不同過程中的流動狀態(tài)及其對流動過程中所發(fā)生的傳質、傳熱等過程的影響。近年來，計算流體力學(CFD)作為一種研究手段被大量用于模擬工業(yè)結晶過程。
　　 本文使用計算流體力學的方法，模擬研究了在連續(xù)操作狀態(tài)下結晶器內晶體的懸浮狀態(tài)。主要內容包括：采用歐拉-歐拉多相流模型，將溶液定義為連續(xù)相，將顆?？闯墒菙M流體，定義為分散相;采用標準k-ε湍流模型來模擬結晶器內的湍流流場情況;而對

4、于連續(xù)相和分散相間的相間作用力，包括形體阻力和曳力，本文主要指曳力，用Schiller Naumann模型進行描述。本研究將連續(xù)結晶過程的模擬簡化為單一粒度晶體懸浮狀態(tài)的模擬。在CFD模擬中，設進料液中有晶體帶入，代替結晶過程產生的晶體，考察了連續(xù)操作過程中顆粒尺寸、攪拌速度和出料位置對結晶器內液相流速和顆粒體積分數的影響。同時獲得結晶器內流體動力學分布、固體懸浮分布和顆粒粒徑分布，為研究結晶過程奠定了基礎，為結晶器設計提供了理論依據。