搅拌浸出槽固液两相流场的数值模拟.pdf

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1、第2期机械设计与制造2014年2月MachineryDesign&Manufacture2l5搅拌浸出槽固液两相流场的数值模拟吴宗武，孔建益，侯宇，王兴东(武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉430081)摘要：运用Fluent对石煤提钒搅拌浸出槽进行流场模拟，用GAMBIT建立流场实体模型，采用k-e湍流模型、欧拉一欧拉多相流模型、以及多重参考系法处理搅拌桨区。对搅拌槽在直桨式和旋桨式两种桨型下的流场以及装有挡板或导流筒后的流场情况进行了比较研究，结果表明在同等条件下旋桨式搅拌桨搅拌效果较好，轴向速度比直桨式搅拌桨平均高出120％，在搅拌槽中设置挡板和循环筒有利于改善流

2、场速度分布，从而加强混合效果，但挡板的改善效果更为显著。关键词：固液两相流；湍流；轴流中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)02—0215—03NumericalSimulationforSolid-liquidTwo-phaseFlowinStirredLeachingTankWUZong—wn，KONGJian—yi，HOUYu，WANGXing—dong(SchoolofMechanicalandAutomation，WuhanUniversityofScienceandTechnology，HubeiWuhan430081，Ch

3、ina)Abstract：UsingGAMBITtoestablishflowfieldphysicalmodelandthek-eturbulencemodel，Euler-Eulermuhiphaseflowmodelandmultiplereferenceframemethodtoprocessagitatingarea，tosimulatetheflowfieldintheleachingtankfortheVextractioninthestonecoalinFluent，itcomparedtheflowfieldunderstraightbladeorpro

4、pellerandthesameequippedwithbaf~eordrtubeintheleachingtank．Theresultshowsthatthemixingeffectofthepropellerimpellerisbetterunderthesamecondition，theaxialvelocityis120％higherthanthatofthestraightimpeller，andsettingbaizeanddr4ttubeintheleachingtankisgoodforimprovingthemixingflowfield，thusstr

5、engtheningthemixingeffect，buttheeffectofthebaf~eismoresignifcant．KeyWords：Solid-LiquidTwo-PhaseFlow；Turbulence；AxialFlow都在欧拉坐标系下处理，其优点在于能解决具有较高粒子浓度占1引言主导地位的流场。搅拌槽是一种在化工、冶金等T业中常见的反应器，可用于均相反应和多相反应。石煤提钒过程中难点和关键都是矿石分解2搅拌作用下流体的流动状态过程，即石煤中钒由同相进入液相的机械搅拌浸出过程。浸出过在搅拌作用下，搅拌槽内液体的流动状态可用搅拌雷诺数程中，为了获得比较高

6、的浸出率，通常采用搅拌的方式，使固体颗来判断，如表l所示。搅拌雷诺数的定义为[21：2粒达到悬浮状态，以利于与浸出液均匀混合。机械搅拌浸槽的尺e盟T(1)设计根据矿粒度、浸出时间、浸矿浆液同比及搅拌强度需要，浆式中：rf_—搅拌槽直径，m—搅拌槽转速，以体的密度，k咖；叶数量可分为单浆和多浆，叶片形式有平浆式、锚式、旋浆式和涡一液体的粘度，Pa·S。轮式。通过对实验室_}}j搅拌槽的搅拌过程进行数值模拟，探讨了表1雷诺数与流动状态的关系湍流状态下单浆平桨式和单浆旋桨式两种浆型的搅拌效果以及Tab．1RelationshipBetweentheFlowState挡板、导流简

7、对搅拌效果的影响，为浸出槽的结构设计和优化提andReynoldsNumberReM供了理论依据。雷诺数兄e流动状态<10完全层流目前对液固两相流动的数值模拟主要有两类方法：(1)离散l0～30部分层流颗粒模型：欧拉一拉格朗日(Euler—Lagrange)方法；(2)双流体模30～10过渡流>l0湍流型：欧拉一欧托(Euler-Euler)方法I。离散颗粒模型只把流体当作连续介质，将颗粒视为离散体系，在欧拉坐标系下考察流体的运3搅拌槽尺寸及参数，动，在拉氏坐标系下考察颗粒的运动。双流体模型把颗粒作为拟搅拌槽内部尺寸为qb3O