硫熏中和器性能影響因素的數(shù)值模擬研究.pdf

1、硫熏中和器是亞法糖廠中清凈工段用到的一個(gè)設(shè)備,其實(shí)質(zhì)是一個(gè)噴射器裝置。通過蔗汁的高速射流形成的真空將硫氣吸入,與后續(xù)加入石灰乳反應(yīng)生成亞硫酸鈣,利用亞硫酸鈣的吸附作用將混合汁中非糖分雜質(zhì)清除,以便在后續(xù)固液分離中分離出清澈透明、色淺的清汁。硫熏中和器的工作性能好壞,會(huì)直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量和糖份收回,因而有必要對(duì)其進(jìn)行深入的研究。近年來CFD技術(shù)的快速發(fā)展,以其成本低、速度快、精度高、可靠性好、資料完備且可模擬各種不同的工況等等諸多優(yōu)

2、點(diǎn),在各個(gè)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。特別地,在噴射器的設(shè)計(jì)研究上,也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)利用CFD技術(shù)可以很好的對(duì)噴射器內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行高精度模擬,模擬結(jié)果給出了試驗(yàn)中無法獲得的一些流場(chǎng)信息,這使得噴射器的設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用,促進(jìn)了噴射器在化工領(lǐng)域的應(yīng)用。但是作為蔗糖生產(chǎn)中關(guān)鍵設(shè)備的硫熏中和器的設(shè)計(jì)研究,仍然以傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式發(fā)為主。
　　本文利用CFD軟件Fluent對(duì)硫熏中和器進(jìn)行數(shù)值模擬,探討關(guān)鍵幾何機(jī)構(gòu)對(duì)其性能的影響

3、。首先,建立了描述硫熏中和器內(nèi)部?jī)上嗔鞯目刂品匠?并且給出了數(shù)值模擬的詳細(xì)過程,包括:計(jì)算區(qū)域的離散、控制方程的離散、代數(shù)方程的求解以及控制方程組的求解順序和流程。結(jié)果驗(yàn)證表明本文所建立的數(shù)值模擬方法可靠度較高,可以用于對(duì)硫熏中和器性能研究。本文以抽吸系數(shù)為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo),同時(shí)參考模擬得到速度分布和壓力分布等流場(chǎng)信息,對(duì)硫熏中和器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),包括喉管直徑、喉管長(zhǎng)度、尾管直徑、尾管長(zhǎng)度、硫氣入口直徑、射流長(zhǎng)度等的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果如

4、下:
　　(1)在尾管直徑一定時(shí),抽吸系數(shù)隨喉部直徑的增大而增大。當(dāng)尾管直徑為200mm,喉管直徑為150mm時(shí)抽吸系數(shù)為10.04,比90mm時(shí)的6.93增長(zhǎng)了44.9％。
　　(2)抽吸系數(shù)隨著喉管長(zhǎng)度的增加而減小,喉管長(zhǎng)度為0.5m時(shí),抽吸系數(shù)為6.78,比0m時(shí)的8.31下降下降了18.4%。
　　(3)當(dāng)喉管直徑一定時(shí),抽吸系數(shù)和喉管內(nèi)氣相速度隨著尾管直徑的增大而增大,但是這種增大的趨勢(shì)逐漸變緩。
　　

5、(4)抽吸系數(shù)隨尾管的長(zhǎng)度增加而增大,但增大速率逐漸變小。尾管長(zhǎng)度10m的抽吸系數(shù)為8.11,比尾管長(zhǎng)度0m時(shí)(4.23)增大了91.7%,其中尾管長(zhǎng)度由0至增加至7m時(shí)(7.65)抽吸系數(shù)的增長(zhǎng)占據(jù)80.8%。當(dāng)尾管長(zhǎng)度較小時(shí),喉管中的靜壓變化也較小,并且最小靜壓值隨著尾管長(zhǎng)度的增加而增大
　　(5)硫氣進(jìn)入抽吸室的速度隨氣體入口直徑增加而減小,但抽吸系數(shù)呈現(xiàn)線性增加的趨勢(shì),入口直徑為150mm時(shí)抽吸系數(shù)為14.27,比入口直徑

6、為50mm時(shí)的7.04增加了102.7%。
　　(6)硫氣入口的設(shè)置位置對(duì)抽吸系數(shù)影響很小,基本可以忽略。
　　(7)抽吸系數(shù)隨抽吸室直徑的增大而線性減小。抽吸室直徑1200m時(shí),抽吸系數(shù)為6.93,比抽吸室直徑400m的7.44減小了6.8%。
　　(8)當(dāng)擴(kuò)散管長(zhǎng)度為0mm和100mm時(shí),所對(duì)應(yīng)角度分別為90.0°和48.6°,其抽吸系數(shù)要比其他角度的要小;而擴(kuò)散管長(zhǎng)度從200mm增長(zhǎng)到500mm時(shí)(即擴(kuò)散角小于2