蒽醌法双氧水生产中筛板萃取塔液液流场CFD模拟

摘要

筛板液液萃取塔是蒽醌法双氧水生产中的重要设备之一，虽然它已经被使用很多年，但是人们对它的研究和应用都十分的匮乏。本课题在前人研究工作的基础上，对筛板萃取塔筛孔液液流场进行了仿真研究，并且对筛孔结构进行改进，同时在模拟中选取了现场工作液作为模拟物系，因此课题的研究对筛板萃取塔流体动力学的理论研究和筛孔的设计具有一定的指导意义。 课题以商用软件FLUENT为求解软件，GAMBIT为前处理器，用Laminar模型和VOF多相流模型，生成并优化了课题使用的二维网格，同时使用实验和文献中的数据对模型做了有效性分析，进而对三个不同高径比的筛孔和改进筛孔的流场进行了深入的仿真研究。 课题假设连续相初始时刻是静止的，并且以单孔为研究对象。通过考察筛孔进出口速度分布、喷射柱内横截面上的速度分布、喷射柱表面速度随轴向位置的变化，稳定性曲线和液滴直径随筛孔出口平均速度的变化，研究不同高径比筛孔对筛孔内部和喷射柱流场的影响，进而设计改进的筛孔，并对其进行上面同样的考察，以证明其优点。 模型有效性分析的结果表明，课题建立的模型能够较准确地模拟所研究的物系，并且得到如下结论：筛孔直径和高度的增加可以消弱筛孔内部的径向速度波动，进而使形成的喷射柱横截面上相邻点速度差值减小，使喷射柱表面速度波动变地均匀，喷射柱稳定性提高。改进的筛孔加强了筛孔内部流体粒子的径向运动，使扰动波增长速度和波长减小，从而喷射柱长度增加，液滴直径减小，增大了筛板萃取塔中两相间的接触面积，加强了相间的质量传递。

目录

文摘

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论文说明：符号说明

声明

第一章文献综述

1.1蒽醌法双氧水生产中筛板萃取塔研究进展

1.1.1蒽醌法生产双氧水工艺简介

1.1.2蒽醌法双氧水生产中筛板萃取塔概况

1.1.3筛板萃取塔的研究进展

1.2液体喷射柱稳定性和筛板萃取塔筛孔的研究进展

1.3 CFD基本理论和应用软件介绍与选择

1.3.1 CFD基本理论

1.3.2 CFD应用软件简介及选择

第二章建模方法

2.1控制方程

2.2边界条件

2.3界面处理

第三章数值计算

3.1数值方法

3.2数值计算策略和收敛标准

3.3网格划分及独立性分析

3.4模拟有效性分析

3.4.1液滴直径比较

3.4.2界面轮廓的比较

3.4.3喷射柱内部速度分布的比较

3.4.4喷射柱长度的比较

3.5本章小结

第四章结果与讨论

4.1不同高径比的比较

4.1.1筛孔进口速度分布

4.1.2筛孔出口速度分布

4.1.3喷射柱内的速度分布及其影响

4.1.4稳定性曲线

4.1.5形成液滴大小

4.2不同筛孔结构的比较

4.2.1进口速度分布的比较

4.2.2出口速度分布的比较

4.2.3喷射柱内速度分布及影响的比较

4.2.4稳定性曲线和液滴直径的比较

第五章结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢