第11卷第1期 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
改进Intermig桨种分槽搅拌性能的数值模拟
赵洪亮"，张廷安"，张超”，刘燕‘，赵秋月”，王淑婵"，豆志河1
VoL.11 No.1 Feb.2011
(1.东北大学材料与冶金学院多金属共生矿生态化利用数育部重点实验室，辽宁沈阳110004：2.沈阳铝镁设计研究院，辽宁沈阳110001) 摘要：利用商业CFD软件Fluent12.0和并行计算系统图形工作站，对改进的Intermig浆种分槽内部流场进行了三维数值解析.采用Realizablek-端流模型和欧拉-欧拉多相流模型对槽内不同桨叶离底距离C、浆叶直径D下的氢氧化铝颗粒悬浮规律以及搅拌桨功率消耗进行了模拟。结果显示，搅拌转速一定的条件下，桨叶直径越大，越有利于颗粒悬浮，揽拌功率越大：相对最佳浆径与梧径比为0.6；过高和过低的浆叶离底距离都不利于氢氧化铝颗粒悬浮，浆
叶离底距离对功率影响较小，相对最佳离底距离与浆径比为0.55. 关键词：种分槽：机械搅拌：数值模拟；氢氧化铝颗：固液两相流
中图分类号：TF821TQ027；TQ018 1前言
文献标识码：A
晶种分解过程是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，它不仅影响产品氧化铝的数量和质量，而且直接影循环效率及其他工序，它的目的是为了得到质量良好的氢氧化铝和分子比值较高的种分母液，以提高拜耳法的循环效率，因此，种分槽运行状况直接关系到氧化铝生产的各项指标。与空气搅拌式种分槽相比，机械搅拌种分槽具有许多优点(2]，但由于机械搅拌式分解槽在我国应用的较晚，关于搅拌槽内部流场的信息研究较少，还有许多不成熟的地方，许多技术尚需解决，
有资料显示，撑择器的结构型式和混合特性很大程
度上决定了体系的混合效果3，沈阳铝镁设计院引进的改进Intermig桨，与原来普通的斜叶桨相比，能耗大大降低，而且物料混合效果大大提高.深入考察改进 Intermig浆的结构对进一步改善种分槽固液混合效果，减少沉槽及降低功率消耗，都具有重要的实际意义
采用计算流体力学(CFD)手段对搅拌反应器进行研究是从1980年代开始的，虽然其应用的时间还不算长，但是却给搅拌混合研究注入了新鲜的血液，并且在固液两相流流场方面取得了许多研究成果(-1]，但针对种分槽固液悬浮体系的相关数值模拟研究并不多，仅有针对空气搅拌种分槽的相关模拟文献[2]，对机械式搅拌种分槽相关特性还鲜有研究.本研究以改进的Intermig桨种分槽为研究对象，利用商业CFD软件Fluent12.0和并行计算系统图形工作站，对种分槽内流场进行了三维数值解析.本工作旨在全面了解改进后桨叶结构对种分槽
文章编号：1009-606X(2011)01-0015-05
内固体悬浮特性以及功率消耗的影响，以期为工业上技术更新以及设备改进提供参考。
模型与数值方法
2
2.1实验设备
本模拟采用Gambit与Mixsim软件作为前处理模块，建立几何模型和网格模型，Fluent12.0进行求解运算及后处理分析。整个模拟计算过程采用并行计算技术在双IntelXeon3.0HzCPU，16GB内存的工作站上完成
2.2种分槽物理模型
计算时所采用的种分槽结构如图1所示.槽体为圆
柱形，直径为425mm，液面高度400mm，两侧对称分布两块挡板.所采用的液固物系为铝酸钠溶液和氢氧化铝颗粒
图1种分槽几何模型
Fig.1 Geometric model of seed precipitation tank
搅拌桨为改进的Intermig浆，如图2所示.传统 Intermig桨是斜叶桨式搅拌器的改型.在主桨叶的前端增加一个与主浆叶倾斜90°的副奖，且该副浆为双层，
收稿日期：201008-19，修回日期：2010-1121
基金项目：国家自然科学基金资助项日(编号：50974035)：国家重点基础研究发展规划资助项目(编号：2007CB613504)：
中国博士后科学基金资助项H(编号：20090451277)：教自部高校博士点专项基金资助项目(编号：20050145029)：辽宁省青年人才基金资助项目(编号：2005221012)：辽宁省财政厅/省计划资助项目(编号：200921007)
作者篇介：赵决充(1985-)男，天津市人，博士研究生，有色金属专业；张延安，通讯联系人，E-mailzta2000@163.ne
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