溢流式超重力净化反应器内夹杂物运动行为的数值模拟研究

作者:胡蒙; 王哲; 郭占成
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提出了一种新型溢流式超重力净化反应器的工业设计方案,实现了铝熔体和夹杂物的连续分离,为铝熔体超重力净化新工艺的实施建立了工艺技术原型。在FLUENT建立旋转模型,并选择VOF模型来研究不同重力系数和铝熔体温度下熔体中的压力场特征。在此基础上,采用DPM离散相模型研究了夹杂物的分离规律。结果表明,铝熔体中存在一个沿超重力方向增加的压力梯度,同一位置的压力值随温度的增加而增加。当重力系数 g=500时,铝熔体在壁面处的压力值为5.75105 PA。铝熔体中Al2O3夹杂物(18 m)的分离效率随重力系数的增加而增加。当g=500时,包裹体颗粒的分离效率达到100%。在高重力场g=48时,铝熔体中Al2O3夹杂物(18m)的分离效果随铝熔体温度的升高而略有增加。当t=1173 K时,夹杂物的分离效率达到99.05%。不同种类夹杂物与铝熔体的密度差越大,夹杂物的分离效果越显著。当夹杂物密度为3970kg/m3时,夹杂物的分离效率为97.73%。随着颗粒尺寸的增大,夹杂物的去除效果非常显著。当粒度为50m时,夹杂物的分离效率为100%。