工业结晶技术是一种低耗能、低污染的高效制造、分离技术,是化工、医药等行业的关键技术之一。硫酸铵为脱硫副产品,是环保产品,随着环保要求越来越高,硫酸铵产量将会呈逐步增长趋势。为得到粒度均匀的大颗粒硫酸铵晶体,本文对硫酸铵结晶过程及其在DP结晶器内的固-液两相流动进行实验和数值模拟研究。采用动态激光法测定温度从30℃到70℃,硫酸铵在纯水和硫酸质量分数从1%到6%的硫酸水溶液中的溶解度,绘制溶解度曲线,并用固液平衡热力学模型进行分析。使用电子显微镜观测硫酸铵在上述实验过程中形成的晶习,并对硫酸铵粒状晶习和针状晶习形成原因进行分析。建立DP结晶器冷模实验装置,研究由推进式与涡轮式两组桨叶组合成的一种高效搅拌器在硫酸铵结晶体系中的应用。采用TQ-660扭矩传感器测量搅拌器的扭矩和转速来计算其功率准数。测定了高效搅拌器在DP结晶器中对硫酸铵固-液悬浮体系的离底悬浮临界转速,为工业放大提供参数。又通过硫酸铵固相颗粒在DP结晶器中的径向浓度差、轴向浓度差及整体分布的情况来分析高效搅拌器对硫酸铵固-液悬浮体系的作用。在实验的基础上,在FLUENT软件中,采用多参考系模型分别结合标准-湍流模型、RNG-湍流模型和SST-湍流模型模拟硫酸铵饱和溶液在DP结晶器中的单相流动情况。通过研究三种模型的计算机理,并比较和分析三种模型的模拟结果,确认SST-湍流模型更合适。在单相流模拟的基础上,采用欧拉多相流模型分别结合Mixture、Dispersed和Per Phase多相流湍流模型模拟硫酸铵饱和溶液和硫酸铵晶体在DP结晶器中的两相流流动情况。通过比较三种模拟方法的模拟结果,选用Per Phase多相流湍流模型。为进一步验证模型的正确性,模拟条件设置为与第三章实验相同的条件,所模拟出的DP结晶器内固相分布及搅拌桨扭矩值均与试验所测结果相符。