稀土萃取攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究與優(yōu)化.pdf

1、應(yīng)用于稀土萃取的攪拌反應(yīng)槽是稀土萃取過程中非常重要的設(shè)備之一。對于攪拌槽的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計以及跟其配套的攪拌反應(yīng)器的類型選取和尺寸設(shè)計也同樣具有重要的意義。因為這一環(huán)節(jié)涉及到能否在萃取過程中使兩相流充分的混合以至攪拌均勻,同時又要盡可能地防止過度攪拌,降低能耗,達到節(jié)約能源和成本的目的。目前,對此的設(shè)計和研究只是停留在一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)或者是一些半工業(yè)實驗的基礎(chǔ)上,即還沒有真正形成系統(tǒng)的理論上的研究。而本文的目的就是要對此做出一些相應(yīng)的理論上的

2、分析。為了更利于研究,本文運用了計算流體力學(xué)軟件MIXSIM對攪拌反應(yīng)器進行模擬。
　　本文選用MIXSIM中的多重參考系法對攪拌槳萃取槽進行模擬。采用標(biāo)準(zhǔn)k-e模型及將速度場與濃度場方程分開進行求解的方法,對稀土萃取中廣泛應(yīng)用的圓盤式四直葉渦輪槳和開式折葉渦輪槳以及雙層槳攪拌槽內(nèi)的攪拌特性進行模擬分析。主要工作如下:
　　在輸入功率不變前提下對四直葉槳槽內(nèi)混合均勻時間及湍流強度進行模擬。主要研究了攪拌槳在槽內(nèi)三處不同深度下

3、槽內(nèi)混合特性及其對攪拌混合時間、單位攪拌功率的影響,分析得到最佳混合效果時的攪拌槳位置。對折葉槳的攪拌特性進行研究,選取三種常見折葉角度渦輪攪拌槳,對三種槳型槽內(nèi)混合特性進行了研究,得出了隨著槳葉傾角減小,攪拌混勻時間增加,單位體積混合能減小;并且隨著折葉角減小,混合均勻時間越長。
　　研究了雙層槳槽內(nèi)的攪拌效果包括流場速度分布和湍流動能耗散情況,發(fā)現(xiàn)雙層(上直葉,下折葉)渦輪攪拌槳槽內(nèi)攪拌混合特性符合稀土萃取工藝要求,而且對減少

4、萃取成本,提高生產(chǎn)率非常有利;分別模擬了六組轉(zhuǎn)速下槽內(nèi)攪拌效果,得到了轉(zhuǎn)速對于混勻時間,單位體積功率之間的關(guān)系圖,為確定輸入轉(zhuǎn)速提供了依據(jù)。
　　最后對攪拌槳在正常工作條件下進行了力學(xué)分析以及功率計算。在對折葉槳的力學(xué)分析中得出折葉漿槽內(nèi)剪切作用主要發(fā)生在槳葉周邊,而且總體上四直葉槳的剪切率比折葉槳的大的多,特別是在槳葉邊緣區(qū)域;對功率的計算,把攪拌功率的模擬結(jié)果與計算值進行對比得出四直葉槳側(cè)重于徑向流而折葉槳則側(cè)重于軸向流,兩種