工业结晶过程通常当晶体处在悬浮状态时发生,液体流动状况、品体悬浮状况等流体动力学特征和结晶动力学因素一起影响晶体产品品质。研究证明,在连续结晶器的同一液体流场下,大小不一的晶体在结晶器内各处悬浮密度不等,所以,器内各处晶体粒径分布(crystal size distribution, CSD)不一,且产品粒径主要取决于排料点的CSD。所以,研究连续结晶器内不同位置的CSD,可为结晶过程控制和结晶器设计提供参考数据。在结晶过程早期的研究中,大部分研究工作采用的是MSMPR模型,且没有考虑结晶器内的流体动力学因素,导致研究结果与实际工业结晶过程有很大差异。为了减小此差异,必须考察流体动力学与结晶动力学的共同作用。但山于器内晶体的非线性流动、不均匀分佃及流体流动状态不一,无法通过试验得到准确的黼体悬浮密度分布情况。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)被广泛应用于结晶过程流体研究中,可作为研究结晶过程中液相流场和固相悬浮状态的有力工具。本课题组依据结晶器内晶体的多尺度分布特点,建立了结晶过程多相流多尺度耦合模型。本文验证并应用了该模型。本文使用的Oslo结舶器为普遍在结晶过程中使用的结晶器,研究结论如下：1.采用ANSYS 14.5模拟了Oslo结晶器内的流体动力学状态,考察了不同循环速率下不同液体流场的不同粒径晶粒分佃情况；并根据设定的分区考察了不同区域的晶体粒径分伽,据此分析Oslo结晶器产品粒径分布与流动状态之间的关系。通过对结晶器不同区域的粒径分布研究,证实了在适宜的循环液进口流速下,在结晶区域可实现稳定的晶体粒径分布布。循坏速率与要求晶体粒径直接相关。同时,变径区域可实现晶体的粒径分级,控制循环液体中的晶体粒径和晶体悬浮密度。研究结果为结晶过程提供理论与工程设计依据。2.优化已建立的多尺度耦合模型,并将其应用于Oslo结晶器。借助计算流体力学软件,模拟了器内流场,得到的相关信息即为微观尺度模拟结果。根据晶体悬浮密度分布情况,对Oslo结晶器合理分区。对已建立的介观尺度模型的物料衡算和粒数衡算方程进行相应的修改,推导出本模拟条件下的Oslo结晶器介观尺度模型。得到了应用于Oslo结晶器的结晶过程多相流多尺度祸合模型。3.利用Oslo结晶器的结晶过程多相流多尺度耦合模型,对KC1连续冷却结晶过程进行仿真模拟,验证了模型。分别考察了不同循环入口流速和不同进料晶体体积分数情况下的有关流场、晶体悬浮状态和溶液过饱和度的分柿信息。山模拟结果可知,在结晶器结构等其他条件不变的情况下：循环流速对流场分布的影响较大,进而影响到晶体的分布及晶体的结晶过程；循环流速对溶液过饱和度分布的均匀性有一定的影响,随着循环流速的增大,溶液过饱和度分布趋于均匀；无论循环流速大小,结晶器内各区域晶体平均悬浮密度和溶液过饱和度均随着其在结晶器内区域位置的增高而减小；各个区域晶体平均悬浮密度与过饱和度的总体分柿情况在大部分区域变化趋势相同。随着进料晶体体积分数增大,器内晶体增多；进料晶体体积分数对过饱和度分夼均匀性有一定程度影响。根据模型模拟的结果,考察和研究不同循环速率与不同进料晶体体积分数下各个区域内晶体与过饱和度的分布舰律,运用晶体生长理论合理解释,所得结果符合流体动力学和结晶过程基本理论,验证了该结晶过程多相流多尺度耦合模型的正确性,可用于指导结晶器设计和结晶过程分析。