燃烧法合成二氧化钛纳米颗粒的数值模拟

摘要

为了解火焰法合成纳米颗粒过程中流体力学和颗粒动力学作用过程,利用CFD商业软件FLUENT模拟了在湍流扩散火焰中合成TiO2纳米颗粒的过程. 模型在没有考虑先驱物TiCl4反应的情况下,计算了在燃烧室内的速度场和温度场. 假设当气体温度超过一定数值后,所有先驱物分子迅速转化为TiO2单分子;引入Kruis的颗粒动力学模型对产物颗粒直径、比表面积等进行了预测,研究了不同的火焰结构对其性质的影响,并分析其形成原因. 结果表明颗粒的烧结特征,即温度是影响一级颗粒及聚集块尺寸的关键因素;火焰温度越高,聚集块中一级颗粒的数目增长得越快,出口处一级颗粒及聚集块的尺寸也就越大.