电石渣分离用水力旋流器优化设计及试验研究

发布时间：2023-04-01 22:58

　　电石渣是工业生产中电石水解后的副产品，长期堆放会对空气、土壤和地下水造成污染，随着社会环保意识的增强，对电石渣的资源化利用成为该领域研究的热点。前人对电石渣提出了多种综合利用途径如生产电石渣水泥等，经济价值不高，有效利用率低。本文提出利用电石渣重新生产电石形成“电石—电石渣—电石”循环利用的新途径。对电石渣中Ca(OH)2的提纯，是循环利用电石渣的前提。 (1)本文对电石渣的物料特性进行充分深入的研究，分析其中的组成成分及Ca(OH)2分布的规律，可以使用物理分离的方法对其中Ca(OH)2成分进行提纯，并确定了最佳的分离粒度为80μm。 (2)综合比较多种物理分离方法优缺点，选取了水力旋流器作为分离的主体装置。在优选旋流器分离精度数学模型和建立结构参数间约束条件后，针对旋流器的分离粒度使用MATLAB软件对其进行优化设计，以求获得高水平的分离精度，从而得到优化后的旋流器结构参数为：直径76mm；柱段高度45mm；进料口直径14mm；溢流口直径16mm；底流口直径8mm；溢流管插入深度38mm；锥角20°。 (3)对优化前与优化后的旋流器结构参数同时建模，使用Fluent软件数值模拟，对...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 电石渣的概况
    1.2 物理分离技术工艺的选择
    1.3 水力旋流器的概况
        1.3.1 水力旋流器工作机理与结构组成
        1.3.2 国内外水力旋流器的发展概况以及工业应用现状
        1.3.3 国内外水力旋流器的研究情况
    1.4 本课题研究的内容与意义
        1.4.1 本课题研究的内容
        1.4.2 本课题研究的意义
第二章 电石渣的物料特性参数研究
    2.1 电石渣成分定性分析
    2.2 电石渣成分定量分析
    2.3 电石渣的粒度分布试验
        2.3.1 筛析法
        2.3.2 激光粒度分析仪测量电石渣粒度分布
    2.4 电石渣粒度区间 Ca(OH)₂含量测试试验
    2.5 本章小结
第三章 水力旋流器结构参数优化设计
    3.1 水力旋流器优化设计模型
        3.1.1 确定设计变量
        3.1.2 确定目标函数
        3.1.3 确定约束条件
        3.1.4 数学模型及约束条件转化成 MATLAB 标准形式
    3.2 MATLAB 优化设计方法
        3.2.1 优化设计算法
        3.2.2 相关函数介绍
    3.3 MATLAB 优化求解
    3.4 优化结果
    3.5 本章小结
第四章 水力旋流器 CFD 数值模拟
    4.1 流体动力学基础知识
        4.1.2 流体动力学基本控制方程
        4.1.3 湍流模型简介
        4.1.4 CFD 软件的求解过程
    4.2 水力旋流器流场数值模拟
        4.2.1 旋流器流场数值模拟的目的
        4.2.2 旋流器几何建模与边界条件定义
        4.2.3 CFD 求解设置
    4.3 数值模拟计算结果
        4.3.1 清水流场压力场分布
        4.3.2 清水流场切向速度场分布
        4.3.3 清水流场湍动能分布
        4.3.4 速度矢量图
        4.3.5 电石渣颗粒轨迹分布
    4.4 本章小结
第五章 水力旋流器分离电石渣试验研究
    5.1 引言
    5.2 电石渣分离试验方案设计
        5.2.1 试验材料
        5.2.2 试验装置
        5.2.3 试验方法
    5.3 电石渣分离试验结果分析
        5.3.1 生产能力单变量方差分析
        5.3.2 分股比方差分析
        5.3.3 分离效率方差分析
        5.3.4 Ca(OH)₂浓度方差分析
        5.3.5 确定最优工艺条件
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录
作者简介
附件



本文编号：3778025