离子膜电解槽流场模拟与气体停留时间分布研究

发布时间：2021-08-15 01:45

　　开发结构合理的高电流密度的氯碱工业离子膜电解槽有助于减少由于气滞层热量对离子膜的损伤、延长离子膜的使用寿命,有助于降低槽电压、降低能耗,从而节约氯碱工业的生产成本,推进氯碱产业节能发展。本文以某公司自然循环离子膜电解槽为研究对象,采用流体力学软件对三种槽型阳极室内流场特性进行数值模拟比较分析,得出依据气滞层中气体体积分数或槽内液体循环量大小评价电解槽性能时存在矛盾,提出以气体返混程度大小作为评价指标,衡量电解槽性能,指导电解槽的开发设计。采用正阶跃法和脉冲示踪法分别对槽内气体停留时间分布进行了实验测定和数值模拟研究,分别得到了不同运行工况下槽内气体停留时间分布,以适应高电密电解槽操作运行。研究得出:气体返混程度可以作为离子膜电解槽性能评价指标;不同电密下气体产生量对槽内气体返混程度影响较大,液体进口流量对槽内气体返混程度影响较小。对分离室和循环板结构进行了改进,考察了改进后电解槽内的气体返混程度,评价了电解槽性能,指导电解槽开发设计。结果表明:分离室后开口、分离室加小圆管的电解槽内气体返混程度小;无循环板的离子膜电解槽内气体返混程度最大;北化机外堰盒新式离子膜电解槽槽内气体返混程度较小... 

【文章来源】：沈阳化工大学辽宁省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 文献综述
    1.1 离子交换膜法制碱技术现状
    1.2 离子膜国产化发展进程
        1.2.1 离子交换膜结构
        1.2.2 离子膜常见问题分析
        1.2.3 离子膜电解槽工作原理
    1.3 离子膜电解槽设计发展方向
        1.3.1 离子膜电解槽种类
        1.3.2 离子膜电解槽设计
        1.3.3 离子膜电解槽研究发展方向
    1.4 CFD在电解行业应用进展
    1.5 停留时间分布研究意义
    1.6 本课题研究意义
第二章 离子膜电解槽内流场特性分析
    2.1 建立模型
        2.1.1 几何模型
        2.1.2 物理模型
    2.2 模拟方法
        2.2.1 数学模型
        2.2.2 边界条件
    2.3 流场分析
        2.3.1 速度场分析
        2.3.2 温度场分析
        2.3.3 浓度场分析
    2.4 本章小结
第三章 离子膜电解槽气体停留时间分布研究
    3.1 离子膜电解槽气体停留时间分布实验测定
        3.1.1 实验原理与方法
        3.1.2 实验数据处理
        3.1.3 实验结果
        3.1.4 实验小结
    3.2 离子膜电解槽气体停留时间分布数值模拟
        3.2.1 建立模型
        3.2.2 划分网格
        3.2.3 模拟方法
        3.2.4 气液两相流模拟结果
        3.2.5 气体停留时间分布模拟结果分析
        3.2.6 模拟小结
    3.3 实验与模拟结果比较
    3.4 离子膜电解槽结构改变对气体停留时间分布影响
        3.4.1 分离室结构改变的影响
        3.4.2 循环板形状改变的影响
        3.4.3 不同槽型的影响
        3.4.4 结构改变的影响小结
第四章 结论
致谢
参考文献
研究生期间学术成果



本文编号：3343594