赤泥分離沉降槽固液分離的數值模擬與優(yōu)化.pdf

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

2、固液分離的數值模擬與優(yōu)化摘要：赤泥分離沉降槽是目前堿法生產氧化鋁沉降工序的主要設備。本文以某企業(yè)深錐高效分離沉降槽為研究對象，在對固液兩相流進行合理假設和適當簡化的基礎上，建立了沉降槽物理模型和數學模型。對沉降槽內特別是中心筒內的速度場、固相濃度分布以及湍動能強度分布進行了數值模擬，對比分析了直管式和射流式兩種進料管下的沉降槽內的固液分離運動，結果表明：射流式進料管沉降槽具有更強的稀釋作用，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)間內的體積百分數為評價沉降槽固液分離效率的指標。應用正交試驗設計法、結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)板離進料管下沿高度、喉嘴距等可能對沉降槽沉降效率產生影響的因素。研究發(fā)現，對上述指標的影響大小依次為：射流管管型擋流環(huán)板離進料管下沿高度喉嘴距中一tl簡直徑和深度，其中擋流環(huán)板離進料管下沿高度、喉嘴距、射流管管型對沉降槽中心筒內最佳固含分布區(qū)間(60～709／L)體積分數均有影響，

4、其中射流管管型影響最為顯著。通過進一步的研究得出沉降槽最優(yōu)結構參數為：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)板離進料管下沿高度220mm、喉嘴距180mm。優(yōu)化后的沉降槽中心筒內湍動能強度分布均勻合理；在進料固含為1lOg／L時，料漿通過射流管沉降槽進入中心筒后料漿固含為5939el，比基本工況增加了789／L，且筒內固含為60～709／L的體積分數達到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，針對數值模擬仿真和各種分析方法得出的結果，對沉降槽進行了結構優(yōu)化分析，并對合作企業(yè)的赤泥分離沉降槽進行了工業(yè)試驗。改造后的工業(yè)試驗表明：優(yōu)化后的沉降槽，生產現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構優(yōu)化方法能帶來較大的經濟效益和社會效益。圖43幅，表14個，參考文獻85篇。關鍵詞：