釹鐵硼廢料酸溶攪拌槽流場分析與槳葉結(jié)構(gòu)試驗研究.pdf

1、攪拌混合設(shè)備廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在冶金行業(yè)中，釹鐵硼酸溶攪拌式反應(yīng)設(shè)備主要用于制備稀土萃取生產(chǎn)過程中所需要的原料液，其料液產(chǎn)出的效率及均勻性直接影響后續(xù)萃取分離過程的混合分離效率。設(shè)備的混合效率、混合速率等指標主要取決于內(nèi)部流體的力學物理參數(shù)和流動特性，而這些流體性能特征又與槳葉結(jié)構(gòu)和設(shè)備其他配置密切相關(guān)。目前，多數(shù)學者主要通過實驗和數(shù)值模擬這兩種方法來研究攪拌槽內(nèi)的流動混合特性。相比兩種方法，數(shù)值模擬因具有研發(fā)周期短，受環(huán)境影響小，成

2、本低，能夠獲得更多數(shù)據(jù)等優(yōu)勢正被作為工業(yè)應(yīng)用實驗的前提研究廣泛選用。
　　本文利用CFD軟件FLUENT，結(jié)合實際生產(chǎn)中的酸溶攪拌設(shè)備進行物理建模并采用標準k-ε模型及多重參考系法對雙層交錯式折葉槳（兩層槳葉夾角呈90°）攪拌槽內(nèi)流體混合特性進行模擬。所做主要工作如下：
　　以槳葉直徑、葉片折葉角度、槳葉間層距、下槳葉離槽底高度、擋板寬度作為變量研究對象，模擬在各變量單一變化下的速度場和湍流動能變化，發(fā)現(xiàn)湍流動能作用范圍與槳

3、葉結(jié)構(gòu)尺寸及槳葉安放位置有關(guān)，其中槳葉直徑主要影響湍流動能作用范圍，而折葉角度主要對湍流動能峰值強度影響較大。
　　在各變量單一變化下，對功率與混合時間的影響進行分析。結(jié)果表明，槳葉直徑增加與槳葉角度的增大會使設(shè)備所需驅(qū)動功率明顯增大。此外，層距拉大也會引起功率增加，但沒有直徑與角度變化時對功率的影響明顯?；旌蠒r間會隨直徑及角度增大而縮短，這種縮短效果存在著一個尺寸范圍，超過這個范圍將會出現(xiàn)“反彈”現(xiàn)象，即混合時間反而增加。通過計

4、算分析攪拌槽的兩個性能指標：混合準數(shù)和混合效率，發(fā)現(xiàn)槳葉直徑、槳葉角度均存在一個較優(yōu)尺寸區(qū)間，在該區(qū)間內(nèi)攪拌槽的性能指標評價較好。
　　結(jié)合單變量所選取變量因素，通過使用正交試驗分析方法利用分析軟件SPSS，進一步對多因素共同作用下對攪拌槽的混合特性進行研究分析，并得出在多因素共同作用下對攪拌槽性能指標影響主要因素為直徑，次要因素為角度，結(jié)合正交分析結(jié)果以混合時間和單位體積混合能作為優(yōu)化評價指標，對攪拌槽內(nèi)的攪拌槳和擋板尺寸參數(shù)進