粉煤灰-氫氧化鈉漿液槽流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、粉煤灰-氫氧化鈉漿液槽是位于高鋁粉煤灰制備氧化鋁工藝生產(chǎn)線(xiàn)上最前端的大型攪拌裝置，實(shí)現(xiàn)高鋁粉煤灰預(yù)混和細(xì)化顆粒目的，為后續(xù)反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。目前，漿液槽中存在著攪拌不均勻，攪拌功耗較高，對(duì)突發(fā)停車(chē)事故中漿液槽內(nèi)流場(chǎng)的變化情況也缺乏了解等問(wèn)題，如何調(diào)整操作參數(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程節(jié)能降耗以及如何安全地再啟動(dòng)具有重要意義。
　　選用FLUENT軟件對(duì)粉煤灰-氫氧化鈉漿液槽的攪拌情況進(jìn)行三維模擬計(jì)算。在采用Gambit建模并劃分網(wǎng)格過(guò)程中根據(jù)計(jì)算對(duì)象幾

2、何結(jié)構(gòu)設(shè)置不同精度的網(wǎng)格。選擇RNG k-ε湍流模型和歐拉-歐拉多相流方法對(duì)固液兩相流進(jìn)行模擬，并采用多重參考系法（MRF）實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和靜止部分的相互作用。
　　首先將模擬得到的攪拌功率值分別與理論計(jì)算、小試實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本模擬方法的準(zhǔn)確性和有效性。然后結(jié)合某單位生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物料的細(xì)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用數(shù)值模擬方法對(duì)漿液槽內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行分析，得到槽內(nèi)固液兩相濃度分布以及攪拌功率隨攪拌轉(zhuǎn)速的變化情況，進(jìn)而對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。研究

3、發(fā)現(xiàn)優(yōu)化轉(zhuǎn)速與物料粒徑呈正相關(guān)關(guān)系，攪拌功率隨顆粒粒徑、初始固相體積分?jǐn)?shù)及攪拌轉(zhuǎn)速的增加而增大，其中攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)功率的影響最大。操作參數(shù)優(yōu)化后，攪拌能耗可降低30％左右。接下來(lái)以穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果為初值對(duì)工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的突發(fā)停車(chē)事故進(jìn)行研究，分析了顆粒相分布和攪拌功率在停車(chē)以及再啟動(dòng)過(guò)程中的變化情況。結(jié)果表明，在停車(chē)過(guò)程中漿液槽內(nèi)固液兩相的速度不斷衰減，顆粒逐漸堆積在槽底部形成沉積層，上部區(qū)域出現(xiàn)基本不含顆粒相的清液層；再啟動(dòng)之后固相顆粒重新分