搅拌槽内气-液-固三相体系中液相湍流特性的实验研究
多相流体的搅拌混合在石油化工、制药、发酵等行业中的应用十分广泛。深入了解搅拌槽内的流动特性对搅拌装置及搅拌操作条件的优化十分重要。目前已有许多学者对搅拌槽内的单相体系做了大量的研究，而多相体系研究的发展相对较晚，搅拌槽内的多相体系主要有:固-液两相、气-液两相、液-液两相和气-液-固三相。搅拌槽内的液体流动多为湍流，湍流场的测量的方法有多种，例如:热线（膜）风速仪、激光多普勒测速仪和粒子图像测速仪(PIV)。PIV能同时测量搅拌槽内多个点的瞬态流场，并且PIV的测量为非侵入式，不会对流场造成干扰，所以在测量流场时，PIV比其它测量技术有更大的优势。
本文主要研究了搅拌槽内气-液两相和气-液-固三相中液相的微观流场，讨论了搅拌槽内的速度场和湍流场的分布，考察了气-液两相中的气含率对连续相的速度场和湍流场的影响以及气-液-固三相中固体颗粒对连续相速度场和湍流场的影响。实验采用PIV测量了搅拌槽内的气-液两相和气-液固三相的湍流场，所用搅拌槽为方形搅拌槽，测量面为近壁2mm平面。气-液两相实验测量了清水单相和7个不同通气量下的流场，最大通气量为160L/h，对应的气含率为5.78％。气-液-固三相实验测量了固-液两相、气含率为1.42％下的三相流场和气含率为3.73％下的三相流场。气含率为1.42％时三相流场中的最大颗粒浓度为1.6％，气含率为3.73％时三相流场中的最大颗粒浓度为1.0％。
实验结果表明:气-液两相中，液相速度和湍流动能随气含率的增大而增大，液相湍流动能耗散率随气含率的增大先增加后减小;固体颗粒对固-液两相和气含率为1.42％的三相体系的影响较大，对气含率为3.73％的三相体系的影响较小。多相体系中，连续相的速度与分散相的浓度相关，而与分散相的密度关系不大;连续相的湍流动能和湍流动能耗散率不仅与分散相的浓度相关，而且受分散相密度的影响。
搅拌槽;气-液-固三相体系;液相湍流特性;微观流场
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
黄雄斌
2012
中文
TQ021.1
105
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）