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| 锂是一种重要的战略资源,碳酸锂结晶过程是锂产业中承前启后的重要环节。本文采用Fluent商业软件,结合碳酸锂的结晶特点,对碳酸锂结晶器进行了实验研究和数值模拟,优化了结晶器几何结构和工艺操作参数,能够为工业结晶器的开发提供理论支持。采用激光粒子测速仪(PIV),对DTB型结晶器进行流场实验研究,并与采用不同湍流模型进行模拟计算的数值进行比较,从而选择合适的计算模型。结果表明：标准k-ε模型的计算值与PIV实验值吻合程度最佳,可以很好预测实验结果,为后续的模拟计算奠定基础。应用多重参考系法(MRF)、标准k-ε模型和物质传递模型,对结晶器的混合性能进行了数值模拟。以混合时间、流场分布和搅拌功率为指标,对结晶器的构型和工艺操作参数进行优化,具体考查桨型、加料点位置、折流筒位置、桨安装高度、导流筒安装高度和桨速对结晶器混合效率的影响。模拟结果表明：采用推进式搅拌桨、桨叶附近加料、折流筒直径为0.6m、桨安装高度为0.57m、导流筒安装高度为0.27m时,混合效率较优；对于桨速的选择,需要根据不同的结晶体系选择最佳的转速,从而确保混合效率最佳。在混合性能模拟的基础上,采用不同的多相流模型对间歇和连续DTB型结晶器进行固液两相数值模拟,进而对桨速进行优化,模拟结果如下：对于间歇DTB型结晶器,当转速为250rpm时,颗粒相在结晶器内分布均匀性较好；对于连续DTB型结晶器,当转速为150rpm和200rpm时,颗粒在结晶器内的质量浓度较大,颗粒在循环区域可以很好悬浮而且底部沉积不会严重。采用VOF模型对降膜塔结晶器内气液两相进行数值模拟,研究了液膜的形成过程和不同操作条件对液膜厚度的影响,结果表明固定气相流速,改变不同的液相流速,降膜塔结晶器内液膜的厚度随着液相流速的增大而增大 |
文档标签:
流体力学
