固液搅拌槽内固相和液相速度特性的实验研究
固液搅拌作为日常生活和工业生产中的一项重要操作手段，对于加快物料之间的混合和传质有着重要的作用。目前国内外学者对于固液混合的研究主要集中于小粒径颗粒的两相混合，研究重点为连续相的速度和流场特性，对于大粒径颗粒以及固液流场中颗粒的相关解析由于其对于实验条件和后期处理要求较高，相关研究相对较少。为了进一步提高对于固液混合的相关认识，本文利用实验手段对于低雷诺数下的大粒径颗粒的固液混合进行分析和研究。 本文利用一定配比的蔗糖-氯化钠溶液和8mm石英玻璃珠进行折射率匹配，配合粒子图像测速(PIV)技术研究了固含率从0％-8％情况下的，雷诺数为1325的PBT桨的220mm方形搅拌槽内的流场情况，对于流体速度和颗粒特性作了相关深入研究，对比并分析了不同固含率下的流场特性。 根据实验结果，当固含率在0-1％时，60°相位下速度峰值和湍流动能峰值位于桨叶和槽壁之间靠近槽壁位置处，颗粒的加入对于搅拌槽内的各项速度特性以及湍流动能均没有较大影响，平均速度和均方根速度的衰减都在5％左右，颗粒集中分布于桨叶下方的槽底位置，不同相位之间的流场有一定的差异性;当固含率在0-8％时，大量颗粒严重影响了槽内的流场，流体的速度和湍流动能均有较大程度的衰减，0％与8％对比，涡流处速度的衰减达12％以上，湍流动能衰减达40％以上，颗粒分布情况在固含率1％以上也呈明显上升趋势，8％的颗粒分布在拍摄区域整体上有明显上升;由于流体速度矢量无法穿过颗粒，纯液相中原本存在的涡流被严重弱化，从瞬态流场的速度矢量可以进一步解释颗粒对于流场的削弱作用。 在PIV实验结果的基础上，进一步采用格子玻尔兹曼(LBM)方法对于0％和1％的实验情况进行数值模拟，进一步分析了固-液两相流场的相关情况，模拟与实验结果较为一致。
固液搅拌;流体速度;颗粒特性;湍流动能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
高正明
2017
中文
TQ027.36
93
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）