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設(shè)備,其實質(zhì)是一個噴射器裝置。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,因而有必要對其進行深入的研究。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,在各個工程設(shè)計領(lǐng)域廣泛運用。特別地,在噴射器的設(shè)計研究上,也得到了長足的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)利用CFD技術(shù)可以很好的對噴射器內(nèi)的流場進行高精度模擬,模擬結(jié)果給出了試驗中無法獲得的一些流場信息,這使得噴射器的設(shè)計更加符合實際生產(chǎn)中應(yīng)用,促進了噴射器在化工領(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)計研究,仍然以傳統(tǒng)的經(jīng)驗關(guān)系式發(fā)為主。
　　本文利用CFD軟件Fluent對硫熏中和器進行數(shù)值模擬,探討關(guān)鍵幾何機構(gòu)對其性能的影響

3、。首先,建立了描述硫熏中和器內(nèi)部兩相流的控制方程,并且給出了數(shù)值模擬的詳細過程,包括:計算區(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,可以用于對硫熏中和器性能研究。本文以抽吸系數(shù)為主要的評價指標,同時參考模擬得到速度分布和壓力分布等流場信息,對硫熏中和器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),包括喉管直徑、喉管長度、尾管直徑、尾管長度、硫氣入口直徑、射流長度等的影響進行了研究,結(jié)果如

4、下:
　　(1)在尾管直徑一定時,抽吸系數(shù)隨喉部直徑的增大而增大。當尾管直徑為200mm,喉管直徑為150mm時抽吸系數(shù)為10.04,比90mm時的6.93增長了44.9％。
　　(2)抽吸系數(shù)隨著喉管長度的增加而減小,喉管長度為0.5m時,抽吸系數(shù)為6.78,比0m時的8.31下降下降了18.4%。
　　(3)當喉管直徑一定時,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逐漸變緩。
　　

5、(4)抽吸系數(shù)隨尾管的長度增加而增大,但增大速率逐漸變小。尾管長度10m的抽吸系數(shù)為8.11,比尾管長度0m時(4.23)增大了91.7%,其中尾管長度由0至增加至7m時(7.65)抽吸系數(shù)的增長占據(jù)80.8%。當尾管長度較小時,喉管中的靜壓變化也較小,并且最小靜壓值隨著尾管長度的增加而增大
　　(5)硫氣進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,入口直徑為150mm時抽吸系數(shù)為14.27,比入口直徑

6、為50mm時的7.04增加了102.7%。
　　(6)硫氣入口的設(shè)置位置對抽吸系數(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,抽吸系數(shù)為6.93,比抽吸室直徑400m的7.44減小了6.8%。
　　(8)當擴散管長度為0mm和100mm時,所對應(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;而擴散管長度從200mm增長到500mm時(即擴散角小于2