搅拌器结构参数对硫酸铜结晶效率的影响研究

发布时间：2017-09-07 20:26

  本文关键词：搅拌器结构参数对硫酸铜结晶效率的影响研究

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【摘要】：搅拌设备已经在众多行业中得到了广泛应用,而搅拌器作为搅拌设备的核心部件,其结构形式对搅拌设备的性能往往有着决定性的影响。云南某冶金企业通过搅拌降温结晶的方式生产硫酸铜晶体,在实际的工业生产中,该搅拌降温结晶设备的性能较低,导致硫酸铜结晶效率低下,严重影响了企业的生产效率。因此,通过对搅拌器的结构进行改进和优化,提升搅拌设备的性能,从而提高硫酸铜结晶的效率,增加企业的经济效益显得至关重要。本文在国内外研究的基础上,以该设备的搅拌器为研究对象,研究搅拌器结构参数对硫酸铜结晶效率的影响。利用CFD数值模拟技术,对企业现有结构的搅拌器的工作过程,进行数值模拟。将模拟结果的功率值与功率的理论计算值进行对比；同时,将模拟得到的搅拌槽内的降温曲线,与实验测得的降温曲线进行对比,验证了模拟的可行性。然后,模拟9组不同桨叶形式下的搅拌器组合,通过分析搅拌过程的温度场、速度场和浓度场,以降温速率、平均流速和不均匀度为指标,研究不同搅拌器桨叶形式对结晶效率的影响,并找到最优桨叶组合。最后,研究不同下层桨叶离底距离以及桨叶的层间距的搅拌器,对硫酸铜结晶效率的影响,并得到硫酸铜降温结晶搅拌设备搅拌器的最佳安装结构参数。研究发现,当上层桨叶为CBY式桨叶,下层桨叶为推进式桨叶的双层搅拌器组合可以有效的提高硫酸铜降温结晶的效率。得到了当下层桨叶离底距离为搅拌槽直径的1/5,层间距为搅拌器作用直径的1.1倍时,为双层搅拌器的最佳安装结构参数,该结构参数下的搅拌器,可以使硫酸铜结晶效率达到最高。
【关键词】：搅拌器 CFD 桨叶形式 安装结构
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.72;TQ131.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 硫酸铜生产工艺简介11-14
• 1.1.1 硫酸铜简介11-12
• 1.1.2 硫酸铜生产工艺12-14
• 1.2 搅拌器简介14-17
• 1.3 搅拌器研究方法及手段17-20
• 1.3.1 实验测量方法17-18
• 1.3.2 计算流体力学18-19
• 1.3.3 搅拌器的研究现状19-20
• 1.3.4 总结20
• 1.4 论文研究的背景及意义20-21
• 1.5 论文研究的内容21-23
• 第二章 搅拌工作过程数值模拟方法介绍23-33
• 2.1 CFD软件简述23-24
• 2.2 CFD技术应用于搅拌器24-32
• 2.2.1 搅拌区域的处理25-26
• 2.2.2 多相流的处理26-27
• 2.2.3 基本控制方程27-30
• 2.2.4 热分析30-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 搅拌过程CFD数值模拟的可行性实验33-53
• 3.1 实验测量33-39
• 3.1.1 硫酸铜溶液数据测量33-35
• 3.1.2 固相数据测量35-36
• 3.1.3 搅拌转速36-37
• 3.1.4 温度测量37-39
• 3.2 搅拌设备CFD数值模拟39-45
• 3.2.1 三维建模39-42
• 3.2.2 搅拌器叶区域处理42-43
• 3.2.3 模型网格划分43-44
• 3.2.4 边界条件设定44-45
• 3.3 CFD模拟结果与理论值和实验值对比45-51
• 3.3.1 搅拌功率对比45-47
• 3.3.2 温度值对比47-51
• 3.3.3 进液口与溢流口流量验证51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 不同桨叶及组合形式对结晶效率的影响研究53-75
• 4.1 桨叶形式简介53-56
• 4.2 桨叶组合56-57
• 4.3 结晶工艺参数与仿真参数的相关性57-58
• 4.4 CFD模拟结果分析58-72
• 4.4.1 温度分析58-60
• 4.4.2 溶液速度分析60-67
• 4.4.3 晶体浓度分析67-71
• 4.4.4 进液口与溢流口流量计算71-72
• 4.5 本章小结72-75
• 第五章 桨叶安装位置对结晶效率的影响研究75-93
• 5.1 不同模型结构尺寸设计75-76
• 5.2 下层桨叶离底距离对结晶效率影响的研究76-85
• 5.2.1 温度分析76-78
• 5.2.2 溶液速度分析78-82
• 5.2.3 晶体浓度分析82-85
• 5.2.4 进液口与溢流口流量计算85
• 5.3 桨叶层间距对结晶效率影响的研究85-92
• 5.3.1 温度分析85-87
• 5.3.2 溶液速度分析87-90
• 5.3.3 晶体浓度分析90-92
• 5.3.4 进液口与溢流口流量计算92
• 5.4 本章小结92-93
• 第六章 结论与展望93-95
• 6.1 结论93-94
• 6.2 不足与展望94-95
• 致谢95-97
• 参考文献97-101
• 附录 攻读硕士学位期间发表学术论文101

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本文编号：809683