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本文根据几何相似、动力相似、运动相似原理,建立了镁电解槽的冷态模型,选取硅油、水和氩气作为模拟相。
考察了冷模电解槽内部结构参数对油相回收率的影响;借助粒子成像测速仪PIV对槽内流场以及阳极气体喷射角进行了研究。建立了冷模电解槽三维数学模型,通过商业计算流体力学软件FLUENT,按照给定的边界条件和初始条件进行求解,得到了内部流场的数值解,分析得出了槽内流体流动的特征。
所考察的四个因素对油相回收率的影响排序依次是:导镁槽倾角θ、极距ACD、集镁室的宽度W、电极的下插深度D,并考察了单因素对回收率的影响。
在操作条件60mm(ACD),20mm(D),127mm(w),12°(θ)的操作条件下,获得的最大油相回收率为91.34wt%。阳极气体的喷射角不随阳极形状的变化而变化,随着气体流量的增加,该角度有所增加,但增加较小。与传统方形电解槽相比,电解室边壁为流线形的圆角电解槽会减少油相滞留的“死区”。采用带有导流槽的阴阳极可以减小极距到26mm,并保持油的回收率在85%~90%左右。
通过建立、求解冷模镁电解槽的数学模型,得到了冷模电解槽内流体流动的数值分布情况,结果得到了PIV的验证。
通过分析计算结果得出:冷模镁电解槽底部的气液混合物流动性不强,随着高度的上升流动加剧,最大平均速度约为0.6m/s。从阳极溢出的气体与从阴极溢出的油相在顶部位置有着轻微的交互混合。流体的循环流动是在电极间以涡旋形式进行的,油相随着涡旋流动被带入集镁室。