過硫酸銨連續(xù)結晶器流場模擬.pdf

1、工業(yè)上制取過硫酸銨的過程屬于固體物質以晶體的狀態(tài)從溶液、蒸汽或熔融物質中析出的結晶過程。目前，由于缺乏系統(tǒng)的理論研究，國內生產過硫酸銨的工藝只能采用間歇結晶的方式，存在著生產效率低下、產品質量不高等問題，而過硫酸銨連續(xù)結晶器就可以解決這些問題。對過硫酸銨結晶熱力學、動力學、流場和溫度場的研究對于開發(fā)過硫酸銨連續(xù)結晶器有著非常重要的意義。
　　首先，對過硫酸銨結晶過程進行了熱力學研究，得到了過硫酸銨在水中的溶解度和超溶解度，確定了介

2、穩(wěn)區(qū)寬度，確定了過硫酸銨在工業(yè)生產中較好的熱力學條件是以每小時降40℃的降溫速率降溫，結晶溫度范圍控制在20-45℃。隨后，對過硫酸銨結晶過程進行了動力學研究，得到了在不同的降溫速率下的過硫酸銨的懸浮密度、相對過飽和度，從而根據經驗公式得到了33℃的過硫酸銨溶液在以1小時降40度的降溫速率下的成核速率B0和晶體生長速率G，確定了過硫酸銨的結晶過程不需要單獨添加晶種，從而優(yōu)化了過硫酸銨的生產過程。
　　在此基礎上，采用Fluent軟

3、件對過硫酸銨結晶器流場和溫度場進行了模擬，分別得到了框式攪拌槳的攪拌轉速在60r/min、100r/min、200r/min時單相流場速度的大小、方向和剪切率大小，加入平均粒度為800μm的晶體后的連續(xù)相和固體相流場的變化情況，計算出了100r/min時的框式攪拌槳的扭矩和單位體積的輸入功率。通過模擬結果對比得到了粒子相的加入對連續(xù)相的速度大小和方向影響不是很大，粒子相的體積分率分布比較均勻，剪切率相對單相流場時有所減小，選擇結晶器的攪

4、拌速率在100r/min時流場的流動效果和粒子相的體積分率分布效果更好，這樣使得晶體粒度得到了有效的控制。通過溫度場的計算得到了在三種不同的盤管內冷卻鹽水流速下，結晶器內部和換熱盤管從入口到出口的溫度變化情況，再根據熱力學的研究結論，0.6m/s的冷卻鹽水流速下的溫度場分布符合適宜的降溫區(qū)間，確定了0.6m/s的冷卻鹽水流速是一個合適的選擇，可以使結晶過程充分換熱，從而提高了效率。
　　通過以上理論、實驗及模擬研究，得到了影響過硫