基于压力能驱动的自搅拌反应器的研究
发布时间：2021-02-06 04:35
搅拌在冶金、化工和材料加工单元操作过程中起着重要的作用。加强物料搅拌能增加多相流体在流动过程中的湍流程度,从而缩短均匀混合时间和反应时间,对于高温过程,搅拌还有强化传热传质的作用。但外加机械搅拌的反应器最大的问题是对机械密封要求较高、不利于大幅提高温度和压力。考虑到现有流体机械能回收技术,本论文提出了利用高压流体自身的压力能来驱动叶轮旋转,实现流体的自我搅拌的新思路。根据这一新思路,本文设计并开发了 0203×954 mm的新型压力能驱动的自搅拌反应器装置,实现管式反应器依靠流体自身压力能进行搅拌的目的。论文采用物理模拟和数值模拟的方法,结合PIV和高速照相等现代技术手段,围绕自搅拌反应器的停留时间分布和返混特性、自搅拌转速大小、自搅拌反应器的启动能及自搅拌反应器内的流动特性等问题进行了深入研究。主要研究结果如下:（1）采用刺激-响应技术,利用脉冲示踪法测量了流体入口压力（1.5,2,2.5,3 MPa）、液位高度（5/6D,4/6D,3/6D,2/6D,1/6D）和流体黏度（1.0,8.26,16.9,21.8,33 mPa·s）对自搅拌反应器的停留时间分布特性影响规律,计算了相应条...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压煮溶出器结构示意图
由于管式反应器结构非常简单、加工十分方便，并且能够适应高压条件，传热面积大，??多用于强烈放热和加压下的管式反应，得到了广泛的发展和应用１４６］。冶金企业用管道化??溶出设备如图１．４所示。??我国的铝土矿的加热和溶出装置多用管道装置。１９３０年专家提出了ｆ道反应装置设??想，在１９６０年技术上可行，之后西德研发出第一套管道化溶出装置，再后来国内研发??出集德国管道溶出及法国ＡＰ公司设计的溶出装置优势与一身的管道化及停留罐装置。??它在管道内加热矿衆，在停留罐中反应溶出。??＿??图１．４管道化溶出设备??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｕｂｅ?ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??－５－??
溶出反应器和技术的基础上，围绕强化溶出反应和提高传热效率（抑制结疤）两个问题??｜｜８１，提出了新型矿物溶出反应器的原型一一内环流搅拌溶出反应器，如图１．５所示，并??己获得国家发明专利（专利号：ＺＬ２００５１００４７３３８．３）。??该反应器综合了平推反应器与全混流反应器的优势，在运行过程中增加液固两相流??动介质在流动过程中的湍流程度，加强传质传热和多相反应过程；对己经生成的结疤具??有破坏和去除的作用，从而达到防止结疤的目的；大大缩短混合时间［４６］，增加设备产能，??叠管式溶出反应器的设计，节省占地面积，减少设备投资。但是该反应器尚未突破机械??搅拌的密封问题，也即无法大幅提高温度和压力，满足强化溶出反应的进行。??外搅拌内环流叠管式反应器存在的问题主要有两个，一是高温下密封使制造成本升??高，不适用于相对高温高压下的反应过程。二是该反应器完全依靠外加电机驱动搅拌桨??叶旋转
【参考文献】：
期刊论文
[1]移热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响[J]. 马林凤,张帅,朱建华. 广州化工. 2017(02)
[2]温度特性对理想反应器效率的影响[J]. 张浩伟,侯言超,朱建华. 化工高等教育. 2016(04)
[3]理想反应器的时空特性和内在联系[J]. 李翔,王安杰,陈永英. 大学化学. 2016(06)
[4]压煮溶出中溶出器与管道停留的比较[J]. 唐时健,李晓莉,刘碧波. 轻金属. 2016(04)
[5]氧化铝工业管道及压力容器内部结疤结垢的清理[J]. 刘志龙,liuxin. 世界有色金属. 2016(06)
[6]机械搅拌对CANON污泥快速颗粒化的影响[J]. 李冬,苏庆岭,梁瑜海,吴青,张杰. 中国环境科学. 2015(01)
[7]高压溶出硅质结疤物的形态结构研究[J]. 袁艺,黄芳,刘华龙,刘世荣,马海珠. 矿物学报. 2014(03)
[8]气-液-固三相搅拌槽反应器模型及模拟研究进展[J]. 李向阳,杨士芳,冯鑫,王正,杨超,毛在砂. 化学反应工程与工艺. 2014(03)
[9]钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展[J]. 陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞. 热科学与技术. 2014(02)
[10]化工传递过程中“三传”的类似性分析[J]. 胡粉娥,王惠平,韩林刚,柴大江. 曲靖师范学院学报. 2014(03)
博士论文
[1]三维旋转水射流与水力压裂联作增透技术研究[D]. 王耀锋.中国矿业大学 2015
[2]气水脉冲清洗给水管道两相流过程研究及其数值模拟[D]. 杨坤.哈尔滨工业大学 2014
[3]高炉喷吹煤粉催化强化燃烧机理及应用基础研究[D]. 邹冲.重庆大学 2014
[4]分段进气多级环流反应器流动与传质特性研究[D]. 李绍果.大连理工大学 2012
[5]水轮机内部非定常湍流的数值模拟研究[D]. 黄剑峰.昆明理工大学 2013
[6]热态多相搅拌反应器流体力学性能研究[D]. 陈雷.北京化工大学 2009
[7]高炉—转炉区段工艺技术界面热能工程分析[D]. 郦秀萍.东北大学 2005
硕士论文
[1]硫化镍精矿直接加压浸出的实验研究[D]. 白苗苗.西安建筑科技大学 2016
[2]导叶对液力透平性能及运行稳定性影响的研究[D]. 龚朝晖.兰州理工大学 2013
[3]溢流式搅拌釜反应器内多相流动与混合的理论研究与工程优化[D]. 胡雨晨.浙江大学 2012
[4]基于FLUENT的压力交换器能量传递过程仿真分析及其结构优化设计[D]. 侯兰香.山东大学 2011
[5]列管式固定床反应器内部流场模拟[D]. 吴杨.天津大学 2010
[6]拜耳法低温管道化溶出工艺技术改造研究[D]. 李秀江.西安建筑科技大学 2010
[7]反渗透海水淡化系统压力能交换器实验研究[D]. 张立冬.大连理工大学 2008
[8]搅拌釜式生物反应器设计及优化[D]. 孙庆丰.哈尔滨工业大学 2007
[9]基于正位移原理的压力交换器能量传递过程动力学数值模拟[D]. 鞠茂伟.大连理工大学 2006
[10]高铁硫化锌精矿加压浸出工业化研究[D]. 周廷熙.昆明理工大学 2005
本文编号：3020159
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压煮溶出器结构示意图
由于管式反应器结构非常简单、加工十分方便，并且能够适应高压条件，传热面积大，??多用于强烈放热和加压下的管式反应，得到了广泛的发展和应用１４６］。冶金企业用管道化??溶出设备如图１．４所示。??我国的铝土矿的加热和溶出装置多用管道装置。１９３０年专家提出了ｆ道反应装置设??想，在１９６０年技术上可行，之后西德研发出第一套管道化溶出装置，再后来国内研发??出集德国管道溶出及法国ＡＰ公司设计的溶出装置优势与一身的管道化及停留罐装置。??它在管道内加热矿衆，在停留罐中反应溶出。??＿??图１．４管道化溶出设备??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｕｂｅ?ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??－５－??
溶出反应器和技术的基础上，围绕强化溶出反应和提高传热效率（抑制结疤）两个问题??｜｜８１，提出了新型矿物溶出反应器的原型一一内环流搅拌溶出反应器，如图１．５所示，并??己获得国家发明专利（专利号：ＺＬ２００５１００４７３３８．３）。??该反应器综合了平推反应器与全混流反应器的优势，在运行过程中增加液固两相流??动介质在流动过程中的湍流程度，加强传质传热和多相反应过程；对己经生成的结疤具??有破坏和去除的作用，从而达到防止结疤的目的；大大缩短混合时间［４６］，增加设备产能，??叠管式溶出反应器的设计，节省占地面积，减少设备投资。但是该反应器尚未突破机械??搅拌的密封问题，也即无法大幅提高温度和压力，满足强化溶出反应的进行。??外搅拌内环流叠管式反应器存在的问题主要有两个，一是高温下密封使制造成本升??高，不适用于相对高温高压下的反应过程。二是该反应器完全依靠外加电机驱动搅拌桨??叶旋转
【参考文献】：
期刊论文
[1]移热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响[J]. 马林凤,张帅,朱建华. 广州化工. 2017(02)
[2]温度特性对理想反应器效率的影响[J]. 张浩伟,侯言超,朱建华. 化工高等教育. 2016(04)
[3]理想反应器的时空特性和内在联系[J]. 李翔,王安杰,陈永英. 大学化学. 2016(06)
[4]压煮溶出中溶出器与管道停留的比较[J]. 唐时健,李晓莉,刘碧波. 轻金属. 2016(04)
[5]氧化铝工业管道及压力容器内部结疤结垢的清理[J]. 刘志龙,liuxin. 世界有色金属. 2016(06)
[6]机械搅拌对CANON污泥快速颗粒化的影响[J]. 李冬,苏庆岭,梁瑜海,吴青,张杰. 中国环境科学. 2015(01)
[7]高压溶出硅质结疤物的形态结构研究[J]. 袁艺,黄芳,刘华龙,刘世荣,马海珠. 矿物学报. 2014(03)
[8]气-液-固三相搅拌槽反应器模型及模拟研究进展[J]. 李向阳,杨士芳,冯鑫,王正,杨超,毛在砂. 化学反应工程与工艺. 2014(03)
[9]钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展[J]. 陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞. 热科学与技术. 2014(02)
[10]化工传递过程中“三传”的类似性分析[J]. 胡粉娥,王惠平,韩林刚,柴大江. 曲靖师范学院学报. 2014(03)
博士论文
[1]三维旋转水射流与水力压裂联作增透技术研究[D]. 王耀锋.中国矿业大学 2015
[2]气水脉冲清洗给水管道两相流过程研究及其数值模拟[D]. 杨坤.哈尔滨工业大学 2014
[3]高炉喷吹煤粉催化强化燃烧机理及应用基础研究[D]. 邹冲.重庆大学 2014
[4]分段进气多级环流反应器流动与传质特性研究[D]. 李绍果.大连理工大学 2012
[5]水轮机内部非定常湍流的数值模拟研究[D]. 黄剑峰.昆明理工大学 2013
[6]热态多相搅拌反应器流体力学性能研究[D]. 陈雷.北京化工大学 2009
[7]高炉—转炉区段工艺技术界面热能工程分析[D]. 郦秀萍.东北大学 2005
硕士论文
[1]硫化镍精矿直接加压浸出的实验研究[D]. 白苗苗.西安建筑科技大学 2016
[2]导叶对液力透平性能及运行稳定性影响的研究[D]. 龚朝晖.兰州理工大学 2013
[3]溢流式搅拌釜反应器内多相流动与混合的理论研究与工程优化[D]. 胡雨晨.浙江大学 2012
[4]基于FLUENT的压力交换器能量传递过程仿真分析及其结构优化设计[D]. 侯兰香.山东大学 2011
[5]列管式固定床反应器内部流场模拟[D]. 吴杨.天津大学 2010
[6]拜耳法低温管道化溶出工艺技术改造研究[D]. 李秀江.西安建筑科技大学 2010
[7]反渗透海水淡化系统压力能交换器实验研究[D]. 张立冬.大连理工大学 2008
[8]搅拌釜式生物反应器设计及优化[D]. 孙庆丰.哈尔滨工业大学 2007
[9]基于正位移原理的压力交换器能量传递过程动力学数值模拟[D]. 鞠茂伟.大连理工大学 2006
[10]高铁硫化锌精矿加压浸出工业化研究[D]. 周廷熙.昆明理工大学 2005
本文编号：3020159
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3020159.html
