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反應(yīng)釜設(shè)計(jì)要求[ 01-26 08:05 ]

此含能化合物的合成過程要控制在．5~0℃溫度范圍進(jìn)行反應(yīng)(取平均溫度．2．5℃進(jìn)行計(jì)算)，之后在35℃左右進(jìn)行蒸餾。反應(yīng)釜通過盤管進(jìn)行冷卻換熱，通過夾套進(jìn)行加熱蒸餾，盤管內(nèi)的冷卻介質(zhì)采用-20℃的冷凍鹽水，夾套的加熱介質(zhì)采用水。反應(yīng)物為濃硫酸、水、亞硝酸鈉和物質(zhì)A。根據(jù)50kg產(chǎn)量要求和轉(zhuǎn)化率估算，需要濃硫酸233．4kg，亞硝酸鈉39．2kg，水579埏，A71．2kg，另需乙酸乙酯380kg。由于重氮化反應(yīng)具有高放熱的特點(diǎn)，裝料系數(shù)不宜過大，取60％左右，實(shí)際裝料量約1130L，故反應(yīng)釜按照容積為1900L來設(shè)

不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下攪拌釜對(duì)流傳熱過程的數(shù)值模擬[ 01-25 10:05 ]

對(duì)于攪拌設(shè)備的研究，大多集中在攪拌器上，關(guān)于盤管的研究很少，老版的設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)于管間距、盤曲直徑等設(shè)計(jì)尺寸有較嚴(yán)格的要求，而新版的設(shè)計(jì)手冊(cè)沒有提及。故本章從盤曲直徑、槳徑、雙層盤管和雙層槳4個(gè)設(shè)計(jì)因素考察它們對(duì)盤管外側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)的影響。通過第三章的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，已經(jīng)驗(yàn)證了CFD模擬方法的可靠性，本章將繼續(xù)采用CFD模擬的方法進(jìn)行攪拌釜研究，釜內(nèi)流體依然采用甘油。觀察不同溫度下的速度場(chǎng)可知，在產(chǎn)323．15K時(shí)，釜內(nèi)流體混合較好，盤管的傳熱效果受管間距的影響也較大，故本章僅模擬Ⅳ_300印m，產(chǎn)323．15

湍流模型[ 01-25 09:05 ]

可知其處于過渡流區(qū)域，CFD模擬過渡流常用采用層流模型lamier，但攪拌槳附近的動(dòng)區(qū)域內(nèi)湍動(dòng)劇烈，用層流不合理，故設(shè)定動(dòng)區(qū)域?yàn)橥牧?，盤管內(nèi)部也為湍流，采用流動(dòng)和傳熱都吻合較好的標(biāo)準(zhǔn)k．￡模型，靜區(qū)域設(shè)定為層流。為了盤管邊界層的傳熱計(jì)算更加準(zhǔn)確，采用強(qiáng)化壁面函。壓力．速度的耦合方式采用simple算法，湍流動(dòng)能和湍流動(dòng)能耗散率的離散格式采用一階迎風(fēng)格式(first order upwind)，動(dòng)量的離散格式采用二階迎風(fēng)格式(second orderup），模擬速度場(chǎng)時(shí)的動(dòng)量方程和湍動(dòng)方程殘差設(shè)置為10-5，模擬溫度

模擬策略[ 01-25 08:05 ]

實(shí)際情況中，攪拌反應(yīng)釜內(nèi)溫度由323．15K下降到308．15K過程復(fù)雜且時(shí)間長，若直接進(jìn)行數(shù)值模擬將耗費(fèi)大量存儲(chǔ)空間和運(yùn)行時(shí)間，故采用簡化的分段模擬策略來近似求解。具體策略是：選取323．15K，318．15K，313．15K和308．15K為冷卻過程中的四個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn)，然后將這四個(gè)溫度下的物性參數(shù)分別輸入至除溫度外操作參數(shù)相同的四個(gè)case中，先僅開啟動(dòng)量方程計(jì)算速度場(chǎng)，待速度場(chǎng)穩(wěn)定后，再關(guān)閉動(dòng)量方程，打開能量方程，進(jìn)行溫度場(chǎng)的模擬，直至穩(wěn)定，最后計(jì)算出每個(gè)算例的對(duì)流傳熱系數(shù)，求平均。其中，判斷速度場(chǎng)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)

網(wǎng)格劃分與邊界條件[ 01-24 10:05 ]

本文采用CFD前處理軟件Gambit對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。由于攪拌反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，須分三塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分：動(dòng)區(qū)域，靜區(qū)域和盤管。動(dòng)區(qū)域：采用多重網(wǎng)格法進(jìn)行模擬，攪拌器附近圓柱體區(qū)域設(shè)定為動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域，單獨(dú)劃分，動(dòng)區(qū)域面與攪拌器槳葉面附近采用尺度函數(shù)為網(wǎng)格加密。盤管：Gambit中對(duì)于柱體一般采用cooper的劃分網(wǎng)格方法，即先劃分截面網(wǎng)格，之后通過固定步長的掃掠劃分體網(wǎng)格，使每個(gè)截面上的網(wǎng)格保持一致。但由于螺旋盤管圈數(shù)多，扭曲大，直接cooper會(huì)引發(fā)巨大的網(wǎng)格畸變導(dǎo)致錯(cuò)誤，故將每圈盤管切分為4段相等長度，再使用coo

攪拌釜結(jié)構(gòu)參數(shù)和物性參數(shù)[ 01-24 09:05 ]

模擬過程中攪拌釜的模型只取液面以下的部分，以裝有I號(hào)盤管的攪拌釜為例，具體參數(shù)如下表：為了驗(yàn)證模擬方法的可靠性，物性參數(shù)設(shè)置也要與實(shí)驗(yàn)相吻合。動(dòng)區(qū)域和靜區(qū)域均設(shè)定為甘油，盤管內(nèi)設(shè)定為水。模擬過程中盤管內(nèi)水的溫度變化較小，物性可設(shè)為定值，密度為998k·m-3，比熱容為4200J·kg～·K-1，導(dǎo)熱系數(shù)為O．6W·m～·K-1，黏度為0．001 Pa·s。甘油的密度、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化不大且對(duì)攪拌釜內(nèi)傳熱影響較小，故可分別設(shè)

攪拌釜對(duì)流傳熱過程的數(shù)值模擬方法[ 01-24 08:05 ]

上章通過對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)測(cè)量計(jì)算了盤管外側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)，進(jìn)而比較不同螺距盤管的換熱效果，結(jié)果可靠，但局限性也很大，一是實(shí)驗(yàn)過程耗費(fèi)大量人力、物力，二是無法采得清晰準(zhǔn)確的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分析原因，三是設(shè)計(jì)參數(shù)一旦確定，要改變則只能定制新的設(shè)備，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且重復(fù)性無法保證，可能引入其他干擾因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以，目前很多學(xué)者更傾向于采用CFD軟件模擬的方法來研究攪拌釜性能。本章采用與實(shí)驗(yàn)相同大小的模型(包括裝有I—V號(hào)盤管的五個(gè)攪拌釜模型)對(duì)N-300rpm況下的冷卻傳熱過程進(jìn)行模擬，得到速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)，并

攪拌釜的模擬方法[ 01-23 10:05 ]

攪拌釜內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬的難點(diǎn)主要在于運(yùn)動(dòng)的槳葉與靜止的壁面之間因相對(duì)速度不同而產(chǎn)生的影響作用。很多學(xué)者陸續(xù)提出了各自的解決方法，主要包括：黑箱模型法、內(nèi)外迭代法、滑移網(wǎng)格法和多重參考系法。其中，滑移網(wǎng)格法(SlideMethod，簡稱SM)和多重參考系法(Multiple Ref-erence Frame，簡稱MRF)模擬效果較好，被FLⅦNT軟件采用。MRF法最初由Luo等在1994年提出，其核心思想是將計(jì)算區(qū)域劃分為兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，攪拌槳及附近的區(qū)域定義為動(dòng)區(qū)域，采用旋轉(zhuǎn)速度與攪拌槳轉(zhuǎn)速相同的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，而其他的

標(biāo)準(zhǔn)k-з加模型[ 01-23 09:05 ]

最簡單的完整湍流模型是兩方程模型，需要求解速度和長度尺度兩個(gè)變量。標(biāo)準(zhǔn)k-з模型是通過實(shí)驗(yàn)得到的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀ＤＰ图僭O(shè)流體處于完全湍流狀態(tài)且忽略分子黏性的影響，通過精確的方程推導(dǎo)得到湍動(dòng)能輸運(yùn)方程，通過無力推導(dǎo)、數(shù)學(xué)上模擬相似原型方程得到耗散率方程，表達(dá)式如下：式中：Gb為由浮力產(chǎn)生的湍動(dòng)能項(xiàng)；Gk為由平均速度梯度產(chǎn)生的湍動(dòng)能項(xiàng)； 場(chǎng)為可壓縮流體的湍流流動(dòng)脈動(dòng)擴(kuò)張項(xiàng)；C1、C2、C3。為模型的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；o1和o2分別為k和з的湍流Prandtl數(shù)。由于忽略分子粘性力對(duì)流動(dòng)的影響，標(biāo)準(zhǔn)k-з模型適用于完全湍流流體的模擬

CFD湍流模型[ 01-23 08:05 ]

流體流動(dòng)的三大守恒定律：質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒定律可用一個(gè)通用的微分方程表達(dá)為：其中多代表因變量，I代表時(shí)間項(xiàng)，II代表對(duì)流項(xiàng)，III代表擴(kuò)散項(xiàng)，Ⅳ代表源項(xiàng)。當(dāng)Φ分別等于1，u，T，k和s時(shí)，式1．20分別代表了質(zhì)量、動(dòng)量、能量、湍流動(dòng)能和湍流動(dòng)能耗散率的守恒方程。層流區(qū)域的動(dòng)量守恒方程，即N-S方程為：湍流區(qū)域的動(dòng)量守恒方程較層流方程增加了雷諾應(yīng)力張量一項(xiàng)，即：本文所使用的FUJENT軟件提供了多種湍流模型：標(biāo)準(zhǔn)加模型、重整化群抽模型、可實(shí)現(xiàn)露嵋模型、層流模型、Spalan-A11nlaras單方程模型、砌

CFD簡介[ 01-22 10:05 ]

CFD進(jìn)行流動(dòng)和傳熱模擬分析的基本思想是利用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量值來代替空間域上連續(xù)的物理量的場(chǎng)，如速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)，之后，按照流體力學(xué)原理建立這些離散點(diǎn)上變量之間的代數(shù)方程組，通過求解這些方程組來獲得場(chǎng)變量的近似值。常用的CFD軟件包括CFX、FLUENT、PHOENICS、STAR-CD等。CFD軟件包括三個(gè)主要環(huán)節(jié)：前處理、求解過程和后處理，對(duì)應(yīng)的程序模塊分別為前處理器、求解器和后處理器。前處理環(huán)節(jié)是向CFD軟件輸入待求問題的相關(guān)數(shù)據(jù)，這個(gè)過程要借助與求解器對(duì)應(yīng)的對(duì)話框等圖形界面完成，一般分為以下幾個(gè)步驟

流動(dòng)特性[ 01-22 09:05 ]

攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的流動(dòng)特性包括葉輪雷諾數(shù)、攪拌功率、流體循環(huán)量和壓頭等。攪拌釜內(nèi)的雷諾數(shù)表達(dá)式為：其中，d為槳徑，Ⅳ為轉(zhuǎn)速。一般認(rèn)為，Rg≤10處于層流區(qū)，Re≥10000處于湍流區(qū)，10≤Re≤10000時(shí)為過渡流區(qū)。攪拌功率是流體攪拌程度和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量度，也是選擇電機(jī)功率的重要依據(jù)。攪拌功率的影響因素十分復(fù)雜，主要分為幾何因素和物理因素兩大類，包括以下三個(gè)方面：一是攪拌器的幾何參數(shù)和操作參數(shù)，包括攪拌器直徑、寬度、槳葉角度、安裝位置及轉(zhuǎn)速等；二是攪拌釜的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)徑、液高、擋板數(shù)等；三是攪

傳熱部件[ 01-22 08:05 ]

強(qiáng)放熱反應(yīng)過程中為了使反應(yīng)溫度維持在一定范圍內(nèi)，需要有傳熱部件對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行冷卻。攪拌反應(yīng)器內(nèi)常用的傳熱部件有夾套、內(nèi)構(gòu)件、內(nèi)附件以及攪拌反應(yīng)器本身，其中，內(nèi)構(gòu)件包括橫向和豎式盤管，內(nèi)附件包括擋板和導(dǎo)流筒等。選擇傳熱部件的一般順序?yàn)椋寒?dāng)夾套能夠滿足換熱需求時(shí)，首先選擇夾套，這樣可以減少容器內(nèi)構(gòu)件，不影響釜內(nèi)流體流動(dòng)，不占用有效體積且易于清洗；當(dāng)夾套的換熱面積不夠時(shí)，可增設(shè)內(nèi)盤管；若換熱仍達(dá)不到要求，可選用擋板或?qū)嚢杵鞅旧碜龀煽招慕Y(jié)構(gòu)，內(nèi)通入載熱介質(zhì)進(jìn)行換熱。夾套根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可以分為整體夾套、蜂窩夾套、半管夾套和螺

攪拌器[ 01-21 10:05 ]

攪拌器是攪拌反應(yīng)釜的主要部件，它將自身機(jī)械能通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為周圍流體的動(dòng)能，強(qiáng)化反應(yīng)物料的傳質(zhì)與傳熱。攪拌器的流型對(duì)攪拌效果影響很大，攪拌器的改進(jìn)和新型攪拌器的開發(fā)通常都從流型著手。影響流型的因素主要有攪拌方式、容器形狀、攪拌器形狀等幾何特征，以及流體性質(zhì)轉(zhuǎn)速等。對(duì)于工業(yè)上應(yīng)用最多的立式圓筒攪拌釜，將產(chǎn)生三種基本的流型，如圖所示：徑向流：流體垂直于攪拌軸沿徑向流動(dòng)，在容器壁面處分成上下兩股，再分別回到葉端，不穿過葉片形成兩個(gè)循環(huán)流，見圖1．2(a)。軸向流：流體平行于攪拌軸向下流動(dòng)，到達(dá)容器底向上折回，形成整體循環(huán)流

攪拌反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)[ 01-21 09:05 ]

攪拌反應(yīng)釜主要由攪拌裝置(傳動(dòng)裝置、攪拌軸、攪拌器)、軸封和攪拌容器(簡體、傳熱裝置、附件)三大部分組成，根據(jù)安裝形式可以分為立式容器中心攪拌反應(yīng)釜、底攪拌反應(yīng)釜、傾斜式攪拌反應(yīng)釜、偏心式攪拌反應(yīng)釜、臥式容器攪拌反應(yīng)釜和旁入式攪拌反應(yīng)釜等，其中，立式容器中心攪拌反應(yīng)釜是應(yīng)用最為普遍的一種。圖1．1是一個(gè)典型的立式攪拌反應(yīng)釜。立式反應(yīng)釜釜底封頭一般為橢圓形，也有平底、錐形底等，有時(shí)也可用方形釜。攪拌機(jī)包括攪拌軸、攪拌器和傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、軸承、變速器、聯(lián)軸器和機(jī)架等，它的作用是使攪拌軸獲得所需扭矩，以一定

永磁攪拌技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)[ 01-21 08:05 ]

1)高密度磁場(chǎng)特性永磁系統(tǒng)的高密度磁場(chǎng)是由特種高性能永久磁鋼經(jīng)特殊處理產(chǎn)生，永磁系統(tǒng)的攪拌功能強(qiáng)大，安裝維護(hù)簡單，經(jīng)濟(jì)效益明顯，由永磁產(chǎn)生的行波磁場(chǎng)是熔池鋁水流動(dòng)的動(dòng)力，它的低頻磁場(chǎng)具有較好的穿透深度，從而可以使耐火材料保持正常的厚度。2)獨(dú)特的攪拌特點(diǎn)由永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)是攪拌的動(dòng)力，它可根據(jù)生產(chǎn)中的需要大范圍調(diào)節(jié)攪拌速度和鋁液流速、攪拌能力強(qiáng)勁，鋁液的流向可交替變換，間隔時(shí)間任意可調(diào)，消除攪拌死角，同時(shí)產(chǎn)生翻騰效果，有效的降低了熔池和爐膛頂部的溫差，均勻的攪拌改善了鋁合金的品質(zhì)。3)縮短熔煉時(shí)間，增加生產(chǎn)率250

永磁攪拌技術(shù)的工作原理[ 01-20 10:05 ]

永磁鋁水?dāng)嚢柩b置是靠ZMAG永磁鐵所產(chǎn)生的磁力場(chǎng)對(duì)金屬液體進(jìn)行非接觸攪拌。永磁攪拌器相當(dāng)于一個(gè)氣隙很大的使用永磁體磁場(chǎng)的電機(jī)，感應(yīng)器相當(dāng)于電機(jī)的定子，鋁熔液相當(dāng)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子。永磁鋁水?dāng)嚢铏C(jī)內(nèi)置的多極磁場(chǎng)在電機(jī)的帶動(dòng)下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。磁場(chǎng)和熔池中的金屬液體相互作用產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和感生電流，這種感生電流又和磁場(chǎng)作用而產(chǎn)生電磁力，從而推動(dòng)金屬液體做定向運(yùn)動(dòng)，起到攪拌的作用。永磁鋁水?dāng)嚢铏C(jī)置于鋁熔爐底部，熔池底部的鋁熔液所獲得的攪拌力相對(duì)較大，頂部的攪拌力相對(duì)較小，合理設(shè)置攪拌強(qiáng)度，即可獲得充分均勻的攪拌效果，又不破壞熔體表面

永磁攪拌技術(shù)的技術(shù)分析[ 01-20 09:05 ]

永磁攪拌技術(shù)的誕生，不僅克服了傳統(tǒng)攪拌方式的所有缺陷，而且能有效加速金屬的熔解，減少燒損，提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)該技術(shù)在節(jié)約能源，減少環(huán)境污染方面效果顯著。目前，全球性的能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，節(jié)約能源，走可持續(xù)發(fā)展之路成了我們唯一的選擇，我國相繼出臺(tái)了一系列對(duì)高能耗和高污染的企業(yè)和設(shè)備加強(qiáng)調(diào)控力度的政策，壓縮其發(fā)展規(guī)模，而有色金屬熔煉正是高耗能行業(yè)的代表。于是永磁攪拌技術(shù)在這一大背景下，得到了快速的發(fā)展。磁攪拌可以在充分滿足合金成分均勻性這一要求下，達(dá)到節(jié)約能源的目的，這是因?yàn)榇艛嚢枳畲蟮暮锰幨悄軌驕p少3%-5%的燒損，降

蓄熱式燒嘴在熔鋁爐應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及處理辦法（3）[ 01-20 08:05 ]

爐內(nèi)壓力過高現(xiàn)象這種情況通常是由于蓄熱陶瓷小球被粉塵堵塞造成的。熔鋁爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的粉塵,在正常情況下,三個(gè)月左右火焰就會(huì)出現(xiàn)發(fā)散的現(xiàn)象,主要原因是陶瓷小球間粉塵堆積、堵塞,使排煙能力出現(xiàn)名顯的下降,爐內(nèi)壓力也出現(xiàn)偏高的現(xiàn)象。這時(shí)應(yīng)及時(shí)更換新的陶瓷小球以維持正常生產(chǎn)。更換時(shí)先打開卸球口,將蓄熱室內(nèi)的陶瓷小球和粉塵放出來,通過篩分等方法將陶瓷小球和粉塵分離,然后關(guān)上卸球口,打開裝球口,把陶瓷小球重新裝如蓄熱室內(nèi)。有時(shí)粉塵附著在陶瓷小球上凝結(jié)在一起,很難使其分離,可以通過高壓水槍沖洗的辦法除去,然后把陶瓷小球放進(jìn)

蓄熱式燒嘴在熔鋁爐應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及處理辦法（2）[ 01-19 10:05 ]

蓄熱室出口煙氣溫度過高蓄熱室出口溫度上限通常設(shè)定在℃,其目的主要有兩方面一是較經(jīng)濟(jì)地回收煙氣中的余熱,二是有利于換向閥、排煙管道和排煙機(jī)在適合溫度的下工作。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)蓄熱室出口煙氣溫度過高而報(bào)警的現(xiàn)象,這種情況大多數(shù)出現(xiàn)在爐子長時(shí)間保溫狀態(tài),這是因?yàn)樵谠摖顟B(tài)下,爐子需要的熱負(fù)荷極小,主燒嘴長時(shí)間處于熄滅狀態(tài),兩個(gè)換向閥也是處于關(guān)閉位置,而鼓風(fēng)機(jī)、排煙機(jī)仍在正常運(yùn)行中,如果排煙換向閥關(guān)閉不嚴(yán),高溫?zé)煔馊詴?huì)不斷被抽出。當(dāng)蓄熱室蓄熱量達(dá)到上限時(shí),就會(huì)出現(xiàn)煙氣溫度過高現(xiàn)象。工作時(shí),排煙換向閥閥板易受熱變形