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1、萃取混合澄清槽混合過程的數(shù)值模擬萃取混合澄清槽混合過程的數(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軟件對混合澄清槽的攪拌混合過程進行模擬分析,以水相和有機相(P507)兩種液體為模擬對象,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;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?。换旌铣吻宀?;數(shù)值模擬中圖分類號:中圖分類號:TF804.2;TF845文獻(xiàn)標(biāo)識碼:文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:文章編號:10077545(2012)06000000NumericalSimulationofMixingProcessinMixersettlerPANGQishouXIEMingchun(JiangxiUniversityofScienceTechnologyGanzhou341000JiangxiChina)
3、Abstract:ThestirringmixingprocessinmixersettlerweresimulatedanalyzedbymeansofFluentsoftwarewithaqueousphaseganicphase(P507)asthesimulationobjecttheuppertwolayerofstirreradoptedstraightbladetheloweradoptedturbineimpeller.
4、Theresultsshowthatalowpressureareaisfmedinthestirringaxiscenterasaresultofwhichtheliquidispumpedintothemixingchamberfmsaperiodiccircularflowimpellertquesofeachlayerincreasegraduallyfromtoptobottom.Keywds:stirringpaddleex
5、tractionmixersettlernumericalsimulation在稀土萃取過程中,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)混合程度及混合時間影響著整個工藝過程的萃取級數(shù)和停留時間。為更好地實現(xiàn)稀土萃取的混合與傳質(zhì),在混合階段要求對兩相流體進行攪拌,使兩相液體按要求時間進行混合均勻,這就對攪拌槳及攪拌混合的各種參數(shù)提出了要求。作者通過對實際工程中應(yīng)用的攪拌槳型在混合室內(nèi)的混合過程進行模擬分析,以及對兩相流體的流場
6、分析,對了解兩相流體的各種特性、為進一步設(shè)計改進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際工程模型為基礎(chǔ),混合澄清槽的混合室容積750L(圖1),無擋板。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作者簡介作者簡介:逄啟壽(1963),男,山東濰坊人,教授.doi:10.3969j.issn.10077545.2012.06.0133計算結(jié)果及分析計算結(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)計多層攪拌槳時,底層葉輪的選擇設(shè)計對提高整個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)計選擇底層葉輪時一定要考慮能夠產(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后的底層葉輪和對角線面上的速度矢量圖。圖5底層葉輪和對角剖面上的速度矢量圖底層葉輪和對角剖面上的速度矢量圖Fig.5Velocityvectofbottomimpel
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