流化床型结晶器的放大研究

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工业结晶技术广泛应用于化工、医药及环境保护等领域。在实际生产过程中,结晶过程都面临着从实验室规模向工业化规模的放大。由于工业结晶过程的复杂性,结晶过程的放大还一直是一个棘手的问题。对比实验室规模与工业规模的结晶器,其最大不同就是结晶器中的流场。不同大小结晶器中的流场不同,造成其内的晶体浓度分布不同,从而为晶体成核、成长提供不同的局部环境,进而获得不同大小的晶体。因此,结晶过程的放大应考虑结晶器内晶体浓度分布。晶体浓度分布与结晶器中流体的流动状态是密切相关的。而流体的流动状态和颗粒的悬浮密度在结晶器中有广泛的分布,对结晶过程的影响非常复杂,通过一般的实验方法很难获得。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是基于离散化的数值计算方法,以流体为研究对象的数值模拟技术。它通过计算机数值计算和图像显示,对流体相对于不同固体边界的内外流场、对包含流体流动和热传导等相关物理现象进行数值模拟和分析的学科。近年来,计算流体力学(CFD)作为一种研究手段被大量用于模拟工业结晶过程。本文以计算流体力学为工具,以不同规格大小的流化床结晶器为物理模型,采用欧拉-欧拉多相流模型,选择标准k-ε湍流模型来模拟结晶器内的湍流流场情况,以此对结晶过程的放大进行了研究。主要内容包括:考察了单位体积内的能量输入值在结晶放大过程中变化情况,提出了结晶过程的放大方程;考察了不同粒径下的流场分布,总结了粒径对放大过程的影响。
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