鈣化渣碳化反應器的數(shù)值模擬.pdf

1、針對低品位鋁土礦在工業(yè)中利用率不高、赤泥中高堿高鋁等問題，本課題組提出了鈣化-碳化法處理低品位鋁土礦和赤泥的新方法，本文針對其核心環(huán)節(jié)—碳化過程進行研究，創(chuàng)造性的設計了文丘里式鈣化渣碳化反應器，利用商用CFD軟件ANSYS13.0/Fluent對該反應器中氣液兩相流動和氣液固三相流動進行模擬計算，通過改變表觀氣速、表觀液速、液固比等操作參數(shù)及高徑比等結(jié)構(gòu)參數(shù)，對鈣化渣碳化反應器內(nèi)壓力場、速度場、氣含率分布、固含率分布進行數(shù)值模擬，并對模

2、擬結(jié)果予以分析;并將平均氣含率的模擬計算值與實測值進行比較，驗證模型的可靠性。研究結(jié)果表明:
　　(1)歐拉模型能夠?qū)︹}化渣碳化反應器的流場進行正確的模擬和預測，該反應器內(nèi)部分流動運動滿足內(nèi)循環(huán)流動;通過比較，確定采用穩(wěn)態(tài)定常模擬計算，并選取12萬作為最終計算網(wǎng)格節(jié)點數(shù)。
　　(2)隨著表觀氣速的增大，反應器內(nèi)的氣速、液速和固速都隨之增加;相同條件下，氣相速度較液相速度大，液相速度同固相速度差別不大;固含率隨進氣速度的增加而

3、略有降低;氣含率隨進氣速度的增加單調(diào)遞增。
　　(3)隨表觀液速的增加，文丘里噴射器喉口處的負壓也相應增加，負壓越大，吸氣效果也越好;固含率隨進氣速度的增加變化不大，但是當表觀液速達到5.47 m·s-1時，固含率略有降低;氣液兩相流中，反應器內(nèi)的局部氣含率變化不大，但略有下降，氣液固三相流中，反應器內(nèi)的局部氣含率變化不大，而文丘里噴射器喉口處呈現(xiàn)下降的趨勢。
　　(4)氣液兩相流動中，高徑比越大，氣含率越高，但是考慮到有效

4、容積和本反應器為內(nèi)循環(huán)流化床，故反應器的高徑比不宜過大。
　　(5)不同液固比對靜壓值影響不大;液固比減小，固體質(zhì)量分數(shù)增加，則固含率增大;液固比減小，固體質(zhì)量分數(shù)增加，氣泡聚并加劇，則氣含率減小。
　　(6)模擬計算值與實測值吻合良好，表明利用該模型模擬分析鈣化渣碳化反應器內(nèi)氣液兩相流和氣液固三相流場是完全可行的，數(shù)值模擬所得的結(jié)果是比較可靠的。
　　研究結(jié)果對鈣化渣碳化反應器的設計及應用具有一定的參考價值，為高溫高