赤泥分離沉降槽固液分離的數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、中圖分類號碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q533密級公玨赤泥分離沉降槽固液分離的數(shù)值模擬與優(yōu)化Numericalsimulationandoptimizationonsolidliquid一一‘?！弧畂●●■J●J●●Jseparationintheredmudthickener作者姓名：雷波學(xué)科專業(yè)：動力工程及工程熱物理研究方向：熱能工程學(xué)院(系、所)：能源科學(xué)與工程學(xué)院指導(dǎo)教師：李茂副教授副指導(dǎo)教師：中南大學(xué)2013年05月赤泥分離沉降槽

2、固液分離的數(shù)值模擬與優(yōu)化摘要：赤泥分離沉降槽是目前堿法生產(chǎn)氧化鋁沉降工序的主要設(shè)備。本文以某企業(yè)深錐高效分離沉降槽為研究對象，在對固液兩相流進(jìn)行合理假設(shè)和適當(dāng)簡化的基礎(chǔ)上，建立了沉降槽物理模型和數(shù)學(xué)模型。對沉降槽內(nèi)特別是中心筒內(nèi)的速度場、固相濃度分布以及湍動能強(qiáng)度分布進(jìn)行了數(shù)值模擬，對比分析了直管式和射流式兩種進(jìn)料管下的沉降槽內(nèi)的固液分離運(yùn)動，結(jié)果表明：射流式進(jìn)料管沉降槽具有更強(qiáng)的稀釋作用，其湍動能分布更均勻合理。本文提出了以固含為60

3、～709／L區(qū)間內(nèi)的體積百分?jǐn)?shù)為評價沉降槽固液分離效率的指標(biāo)。應(yīng)用正交試驗(yàn)設(shè)計法、結(jié)合極差分析和方差分析方法，研究了中心筒直徑、中心筒深度、射流管管型、擋流環(huán)板離進(jìn)料管下沿高度、喉嘴距等可能對沉降槽沉降效率產(chǎn)生影響的因素。研究發(fā)現(xiàn)，對上述指標(biāo)的影響大小依次為：射流管管型擋流環(huán)板離進(jìn)料管下沿高度喉嘴距中一tl簡直徑和深度，其中擋流環(huán)板離進(jìn)料管下沿高度、喉嘴距、射流管管型對沉降槽中心筒內(nèi)最佳固含分布區(qū)間(60～709／L)體積分?jǐn)?shù)均有影響，

4、其中射流管管型影響最為顯著。通過進(jìn)一步的研究得出沉降槽最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)為：中心筒直徑3000mm、中心筒深度5000mm、射流管管型為5f管型、擋流環(huán)板離進(jìn)料管下沿高度220mm、喉嘴距180mm。優(yōu)化后的沉降槽中心筒內(nèi)湍動能強(qiáng)度分布均勻合理；在進(jìn)料固含為1lOg／L時，料漿通過射流管沉降槽進(jìn)入中心筒后料漿固含為5939el，比基本工況增加了789／L，且筒內(nèi)固含為60～709／L的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到125％，比基本工況下提高了128％，可以更大

5、效率的發(fā)揮絮凝劑的絮凝作用。另外，針對數(shù)值模擬仿真和各種分析方法得出的結(jié)果，對沉降槽進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，并對合作企業(yè)的赤泥分離沉降槽進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。改造后的工業(yè)試驗(yàn)表明：優(yōu)化后的沉降槽，生產(chǎn)現(xiàn)場可停止使用兩臺循環(huán)泵，大大節(jié)約了動力消耗；干赤泥絮凝劑單耗從平均10349／t減少到85臥，較改造前減少絮凝劑使用量178％，說明基于本論文研究得出的沉降槽的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法能帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。圖43幅，表14個，參考文獻(xiàn)85篇。關(guān)鍵詞：