电石渣除杂旋风分离器结构设计与数值模拟优化
本文选题:电石渣 + 旋风分离器 ; 参考:《石河子大学》2017年硕士论文
【摘要】:电石渣是工业上以电石为原料,获取乙炔后剩余的富含氢氧化钙的废渣。电石渣不经处理直接排放会堵塞河道、污染水资源进而危害渔业,长期堆放则占用土地资源,影响周围环境。目前,回收提纯电石渣中的氢氧化钙,实现电石渣资源化利用成为该领域的研究热点。前人提出多种途径回收利用电石渣例如水力旋流器,但该途径存在生产周期较长,成本较高等问题。本文提出采用旋风分离器设备分离提纯氢氧化钙的新途径,实现电石渣的资源化利用。主要研究内容如下:(1)通过对电石渣定性、定量分析,以及粒度区间Ca(OH)2分布规律的研究,确定采用旋风分离器装置的分离方法能够有效的提纯电石渣中的Ca(OH)2,并确定分离的临界粒径为80μm。(2)对旋风分离器的设计,确定工况条件:15 m/s~30 m/s。初步设计出分离器结构参数如下:直径1760 mm,筒体高度1716 mm,入口尺寸704×352 mm,排气管直径688 mm,底流口直径544 mm,排气管插入深度832 mm,锥角13°。通过对入口速度与临界粒径的校核,验证设计的合理性。(3)以旋风分离器结构设计参数为基础,使用三维软件Solidworks建模,Fluent软件模拟分析分离器内流场分布情况,揭示流场特性。设置电石渣颗粒特性,加载双相流模型模拟计算,结果表明本文设计的旋风分离器具有稳定的流场,性能较可靠,但是排气管等结构还须进行一定的优化。(4)对旋风分离器加入导流叶轮进行降压优化,通过对比验证优化前和优化后的模型,模拟计算出排气管以及导流叶轮装置的的最佳结构参数区间,计算结果显示导流叶轮装置可以有效的降低压力降,伴随导流叶片数的增加,旋风分离器内的旋转流速不断降低,使动压损失进一步减小,导流叶片数的增加,旋风分离器内的旋转流速不断降低,确定出叶轮装置中叶片长度为880 mm,叶片数量为6,旋风分离器综合性能较佳。
[Abstract]:Calcium hydroxide residue is a kind of calcium hydroxide residue after acetylene is obtained from calcium carbide. Direct discharge of calcium carbide slag without treatment will block the river channel, pollute water resources and endanger fisheries, and occupy land resources and affect the surrounding environment for a long time. At present, the recovery of calcium hydroxide from calcium carbide slag and the utilization of calcium hydroxide have become the research hotspot in this field. Many ways have been proposed to recycle calcium carbide slag such as hydrocyclone, but there are some problems in this way, such as long production cycle and high cost. In this paper, a new way of separating and purifying calcium hydroxide with cyclone separator is proposed to realize the utilization of calcium carbide slag. The main contents are as follows: (1) the qualitative and quantitative analysis of calcium carbide slag and the distribution of Ca (OH) _ 2 in particle size range are studied. It is determined that the separation method of cyclone separator can effectively purify Ca (OH) _ 2 from calcium carbide slag, and the critical diameter of separation is 80 渭 m. (2) for the design of cyclone separator, the working conditions are determined: 15 m/s~30 m / s. The structural parameters of the separator are as follows: diameter 1760 mm, cylinder height 1716 mm, inlet size 704 脳 352 mm, exhaust pipe diameter 688 mm, bottom outlet diameter 544 mm, exhaust pipe insertion depth 832 mm, cone angle 13 掳. The rationality of the design is verified by checking the inlet velocity and critical particle size. (3) based on the structural design parameters of the cyclone separator, a three-dimensional software Solidworks is used to simulate and analyze the flow field distribution in the separator to reveal the characteristics of the flow field. The results show that the cyclone separator designed in this paper has stable flow field and reliable performance. But the exhaust pipe and other structures must be optimized. (4) the cyclone separator is added to the flow guide impeller to optimize the pressure, and the model before and after the optimization is verified by comparison. The optimum structural parameters of exhaust pipe and guide impeller are calculated by simulation. The results show that the flow guide impeller can effectively reduce the pressure drop, and with the increase of the number of guide blades, the rotating velocity in the cyclone separator decreases continuously. The dynamic pressure loss is further reduced, the number of guide blades is increased, and the rotating velocity in the cyclone separator is continuously decreased. It is determined that the blade length is 880mm and the number of blades is 6 in the impeller, and the comprehensive performance of the cyclone separator is better.
【学位授予单位】:石河子大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ051.8;TQ132.32
【参考文献】
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,本文编号:2069566
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