合成麝香反应搅拌数值模拟分析及其仿真软件二次开发

发布时间：2021-10-12 18:26

　　吐纳麝香是一种高档的调香香料,能散发麝香香气,被广泛用于日用品、化妆品的生产中。吐纳麝香的合成过程中涉及搅拌釜的混合搅拌过程,在反应釜内进行化学反应。目前,对于反应所用搅拌釜的设计主要依赖经验,缺乏反应釜物理参数改变后对内部流场影响的相关研究。利用计算流体力学方法,通过将反应釜内部流场的特性进行可视化模拟,可以直观地对反应釜内部的流场进行研究,为搅拌釜的设计提供了依据,解决了反应釜在实际生产中的优化问题。本课题利用Fluent软件,采用多重参考系方法（MRF）对搅拌槽内部流场进行模拟分析,模拟模型为实际合成麝香反应用搅拌釜,桨型为双层桨,上层为四桨叶,下层为三桨叶,均为斜45°桨叶。分析了不同填料比、不同桨叶间距情况下,搅拌槽内流体的速度、湍动能分布,不同介质的分布情况。目前运用数值模拟的方法对搅拌釜进行的优化越来越重要,但是建模和计算过程都很繁琐,对使用者的专业水平要求高。企业提出了开发一种操作简单、节省时间的软件平台的要求,从而提高生产效率,缩短研发时长。因此,搅拌釜仿真模拟软件的开发具有重要意义。本课题所开发的软件平台针对某一工况下的搅拌模拟,该平台面向搅拌釜使用一线的工程技术人... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

立式搅拌釜结构图

，获得较好的混合效果通常需要设置挡板、导流筒等零件进行辅助。搅拌釜运行要??依靠电机提供动力，再通过减速箱或减速机将动力间接传递给搅拌轴，在搅拌轴??带动下搅拌器通过自身旋转对釜内流体进行搅拌混合。由于搅拌釜多涉及石油化??工反应，物料多为有毒有害物质，为防止反应过程中物料向外泄漏，需要在搅拌??轴与上封头之间设置密封。传热元件通常有夹套、盘管、热管等，主要作用是为??反应提供所需热量或将反应过程中产生的热量及时转移，防止局部飞温失控。附??件通常是指人孔、支座、卸料阀和紧急卸料阀等起辅助作用的部件。??搅拌器是为了使搅拌流体获得合适的流场而向其输入机械能的装置｜｜］。其中??搅拌器的关键结构是叶轮，实际工程中需要根据不同的搅拌工况、介质粘度、物??料种类等参数选用不同类型的叶轮，搅拌器和叶轮的选用是影响搅拌效率和设备??使用寿命的关键因素。搅拌器的分类方法有很多［２］，其分类如图１－２所示，根据??搅拌后流体的循环情况不同可以被分成轴向流搅拌器、径向流搅拌器和复合型搅??拌器，根据桨叶外观特征和结构类型可分为平叶搅拌桨、斜叶搅拌桨和螺旋面叶??式搅拌桨等，不同搅拌器会针对不同粘度的流体进行混合，依据其混合流体的粘??度特性又可以被分为高黏流体搅拌器和低黏流体搅拌器。?????＿?????

拌器的作用下会沿着搅拌轴方向向下从叶轮流出，至筒体壁面，流体再沿筒体壁面向上流动，最后在产生一个单一循环流，这种流型有利于固液混合中类液体物料的乳化混合，如图１－３所示，其中常用器、斜叶平桨搅拌器和翼型搅拌器等［３］。流体在釜输入搅拌器，沿其直径方向被输送到搅拌釜筒体的中搅拌器上部的流体会沿釜壁向上流动到达液面顶布在搅拌器上部的涡流循环，搅拌器下部的流体沿生了另外一个涡流循环，两个涡轮循环对流场内液解、气液分散起到良好的搅拌效果，如图１－４所示，）涡轮撹拌器、平叶桨式搅拌器等［４］。切向流是一体处于切向流状态时会绕搅拌轴做圆周运动，流体至会使液体涌向壁面，液面截面呈现一个类似抛不同截面的流体循环情况。在这种情况下需要在釜的产生。通常研究者认为一个搅拌过程是三种流型不能孤立的出现在一个搅拌过程中［５］。??

【参考文献】：
期刊论文
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[3]KR法脱硫搅拌转速对流场影响的数值分析[J]. 李志杰,张召,杨小光,杨世山,张海涛,李福高.  山东冶金. 2016(01)
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[5]VB开发Gambit关键问题的研究[J]. 纪宏超,李耀刚,郑镭.  唐山学院学报. 2012(06)
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博士论文
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硕士论文
[1]邻甲氧基环己醇脱氢制愈创木酚的反应工艺开发和搅拌釜流场模拟[D]. 鲁航.华东理工大学 2017
[2]裂隙岩样渗透试验系统叶轮式搅拌池流场仿真及分析[D]. 张公一.中国矿业大学 2015
[3]含钒页岩搅拌浸出槽的数值模拟与优化研究[D]. 吴宗武.武汉科技大学 2014
[4]高速列车空调数值仿真平台研究与应用[D]. 韩寒.大连交通大学 2012
[5]能源微藻敞开式跑道池光生物反应器的实验与CFD模拟研究[D]. 诸发超.华东理工大学 2012
[6]SIMPLE算法的高精度格式及其在叶轮机械中的应用研究[D]. 于洋.华东理工大学 2011
[7]动车组外流场空气动力特性数值仿真[D]. 许乔奇.大连交通大学 2009
[8]机械搅拌槽混合过程的数值研究[D]. 张伟山.哈尔滨工业大学 2009
[9]基于减振目的的斜拉索套管气动外形研究[D]. 王麟.燕山大学 2009
[10]稀土萃取搅拌反应器结构参数的研究与优化[D]. 曾令挥.江西理工大学 2009



本文编号：3433086