真空制盐蒸发器中蒸发室流体力学分析及其对固体悬浮的影响.doc

52 盐业与化工 增刊 真空制盐蒸发器中蒸发室流体力学分析 及其对固体悬浮的影响 武首香，王学魁，沙作良，唐娜 (天津科技大学海洋科学与工程学院，天津300457) 摘要：蒸发室的流体动力学状态对蒸发结晶过程具有重要的影响。文章使用计算 流体力学(CFD)的方法，对在真空制盐中常用的两种蒸发室结构的流体力学状态进行分模拟 分析，探讨不同的操作参数对蒸发室内流体力学状态的影响，以爱对不同粒径悬浮状态的影 响。从而分析其对蒸发结晶过程的影响。 关键词： 计算流体力学；两相流；蒸发；结晶 Fluid Dynamic Analysis and Its Effect on Solid Suspension in Evaporation Chamber of Evaporation Crystallizer of Salt Production WU Shouxiang，WANG Xuekui，SHA Zuoliang，TANG Na (Marine Science＆Engineering School，Tianjin University of Science＆ Technology，Tianjin 300450，China) Abstract：Fluid dynamics in evaporation chll．tlllNⅡhave strongly effeeta on the eva／xbmtlon crystalliz日tion pmc∞s．In this work．the fluid dynamics in two types 0f evaporation chamber were simulated by computational fluid dynamics method．The effect of the operation conditions on me flu- id dyilfimic$in evaporation chamber have been studied，and the effect of the fluid dynamics oil the solid suspension and the evaporation crystallization procelH wm analyzed． Key words：CFD simulation；two—phase flow；evaporatlon；ctystuilization 1前言 问题。根据我国真空盐生产中广泛使用的强制循环 作为一种传统技术，多效蒸发被广泛使用在制 蒸发器中的蒸发室结构，使用计算流体力学(CFD) 盐、制糖、以及许多化工产品的生产中。多年来，在 的方法，探讨蒸发室内的流体动力学状态，分析其对 蒸发技术的研究中主要以增强过程的传热效率，提 固体悬浮状态的影响，为研究结晶过程奠定基础，同 高系统的热利用率为目标，以降低消耗和提高设备 时分析流体动力学状态对汽液分离和传热效果的影 的利用率。然而，对蒸发器中的重要部分一蒸发室 响，为改善蒸发室结构和操作提供理论依据。 很少有人注意到其结构、操作方式及其流体动力学 在最近的几年内，不同的作者针对蒸发结晶器 状态对蒸发过程的影响。另一方面，蒸发过程的最 设计以及结晶器中不同位置的固体密度分布进行了 主要目的之一是去除溶剂，使溶液到达过饱和，溶质 不同的研究。周全w根据不同进料方式下垂直蒸 以晶体的形式析出。因此蒸发室除具有汽液分离作 发室断面速度分布，分析了结晶过程，并比较了不同 用之外，更重要的是对晶体产品的质量控制，晶体产 进料方式、不同蒸发结晶结构NaCI晶体产品的粒径 品的粒度分布起着重要的作用。同时，如果产品粒 分布，结果认为逆循环轴向进料带育晶器的蒸发结 度控制不好，会影响产品质量，引起过程消耗过高等 晶装置能有效地生产不同粒度的NaCl晶体。魏宗 收稿日期：2007—04—25 作者简介：武首香(1978一)，女，汉族，河北邯郸人．制盐科学与工程专业博士研究生。 基金项目：天津市自然科学基金项目，项目编号：05YFJMJCl3800  增刊 盐业与化工 53 胜阻1讨论了蒸发器设计的技术关键，并根据切向进 (VU。+(Vu。)’)]=‘P。s。+苫c掣(up—u。)(3) 料方式下蒸发室不同高度横截面上固相浓度分布情 K—e湍流模型用于描述流体的湍流状态，在湍 况，结合轴向进料正、反循环时晶体粒度分布和短路 流状态下方程(3)中的粘度项可表示为： 温差损失，改进了蒸发结晶器的设计。然而，前者的 研究都很难获得在整个容器中的有价值的固体悬浮 IXd．。=¨。+斗T．。 (4) 根据标准x—s模型，湍流粘度为： 密度分布值和流场分布信息。计算流体