萃取混合澄清槽混合過(guò)程的數(shù)值模擬

1、萃取混合澄清槽混合過(guò)程的數(shù)值模擬萃取混合澄清槽混合過(guò)程的數(shù)值模擬逄啟壽，謝明春（江西理工大學(xué)，江西贛州341000）摘要摘要：應(yīng)用Fluent軟件對(duì)混合澄清槽的攪拌混合過(guò)程進(jìn)行模擬分析，以水相和有機(jī)相（P507）兩種液體為模擬對(duì)象，攪拌器采用上兩層為平直葉槳和下層為渦輪槳的三層組合槳。結(jié)果表明，攪拌軸中心即前室口上方產(chǎn)生低壓區(qū)，從而使前室液體抽吸至混合室，并在混合室內(nèi)形成了周期性的上下循環(huán)流動(dòng)；各層葉輪轉(zhuǎn)矩由上而下逐漸遞增。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞

2、：攪拌槳；萃取；混合澄清槽；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TF804.2；TF845文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：10077545（2012）06000000NumericalSimulationofMixingProcessinMixersettlerPANGQishouXIEMingchun(JiangxiUniversityofScienceTechnologyGanzhou341000JiangxiChina)

3、Abstract:ThestirringmixingprocessinmixersettlerweresimulatedanalyzedbymeansofFluentsoftwarewithaqueousphaseganicphase(P507)asthesimulationobjecttheuppertwolayerofstirreradoptedstraightbladetheloweradoptedturbineimpeller.

4、Theresultsshowthatalowpressureareaisfmedinthestirringaxiscenterasaresultofwhichtheliquidispumpedintothemixingchamberfmsaperiodiccircularflowimpellertquesofeachlayerincreasegraduallyfromtoptobottom.Keywds:stirringpaddleex

5、tractionmixersettlernumericalsimulation在稀土萃取過(guò)程中，箱式混合澄清槽在萃取工藝中占據(jù)著重要地位，其混合室內(nèi)混合程度及混合時(shí)間影響著整個(gè)工藝過(guò)程的萃取級(jí)數(shù)和停留時(shí)間。為更好地實(shí)現(xiàn)稀土萃取的混合與傳質(zhì)，在混合階段要求對(duì)兩相流體進(jìn)行攪拌，使兩相液體按要求時(shí)間進(jìn)行混合均勻，這就對(duì)攪拌槳及攪拌混合的各種參數(shù)提出了要求。作者通過(guò)對(duì)實(shí)際工程中應(yīng)用的攪拌槳型在混合室內(nèi)的混合過(guò)程進(jìn)行模擬分析，以及對(duì)兩相流體的流場(chǎng)

6、分析，對(duì)了解兩相流體的各種特性、為進(jìn)一步設(shè)計(jì)改進(jìn)攪拌槳提供理論基礎(chǔ)。1混合攪拌模型及介質(zhì)物性參數(shù)混合攪拌模型及介質(zhì)物性參數(shù)1.1混合室及攪拌槳模型混合室及攪拌槳模型以實(shí)際工程模型為基礎(chǔ)，混合澄清槽的混合室容積750L（圖1），無(wú)擋板。攪拌槳為三層葉輪結(jié)構(gòu)（圖2），上兩層為平直葉槳葉，長(zhǎng)240mm、寬110mm、厚8mm，底層槳葉直徑為240mm、寬110mm，各槳葉跨距均為280mm，底層槳葉離底部距離為30mm；攪拌軸以280rmin

7、的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。圖1混合室及前室示意圖混合室及前室示意圖Fig.1Sketchmapofmixingchamberantechamber收稿日期：收稿日期：20111128作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：逄啟壽（1963），男，山東濰坊人，教授.doi：10.3969j.issn.10077545.2012.06.0133計(jì)算結(jié)果及分析計(jì)算結(jié)果及分析3.1力矩分析力矩分析攪拌基本趨于穩(wěn)定后，最底層、中間層和最上層槳葉力矩分別為273Nm、187Nm和10

8、3Nm?？梢钥闯?，中間葉輪力矩約為底層葉輪力矩的23，上層葉輪力矩約為底層力矩的13，約為中間層力矩的12。這與文獻(xiàn)中雙層攪拌槳上下層葉輪力矩得出的結(jié)果不盡相同[2]，但都是底層槳葉轉(zhuǎn)矩更大，文獻(xiàn)[2]中的底層槳葉轉(zhuǎn)矩約為上層葉輪轉(zhuǎn)矩的2倍。因此，在選擇設(shè)計(jì)多層攪拌槳時(shí)，底層葉輪的選擇設(shè)計(jì)對(duì)提高整個(gè)攪拌槳的效率非常重要。3.2壓力分析壓力分析隨著攪拌混合時(shí)間的逐漸增加，攪拌軸中心處產(chǎn)生負(fù)壓（圖4），從而使兩相流體從前室順利流入混合室，底

9、層葉輪的抽吸作用愈加明顯，在設(shè)計(jì)選擇底層葉輪時(shí)一定要考慮能夠產(chǎn)生的抽吸作用，稀土萃取設(shè)備混合澄清槽中混合室的流體流向也要求液體能夠從潛室流進(jìn)混合室中。圖4x=0處剖面壓力圖處剖面壓力圖Fig.4Pressuretofx=0section3.3速度分析速度分析圖5為攪拌60s后的底層葉輪和對(duì)角線面上的速度矢量圖。圖5底層葉輪和對(duì)角剖面上的速度矢量圖底層葉輪和對(duì)角剖面上的速度矢量圖Fig.5Velocityvectofbottomimpel