偏心搅拌槽内流动和混合特性实验研究
搅拌反应器是现代化工行业中应用最为泛的化工反应设备，被普遍应用于化学工程，制药工程等诸多领域，其中固-液搅拌更是广泛的应用于各种化工领域。固-液混合在化工生产诸如固-液催化，结晶等过程中中占有重要的地位。但是大部分研究主要着眼于下沉颗粒的上提过程，关于上浮颗粒下来，研究起步较晚，最早见于20世纪70年代末。本文利用粒子图像测速(PIV)技术，基于长宽为0.22m的立方形搅拌槽，采用桨叶直径为0.158m的PBT搅拌桨，进行了实验研究，并在实验的基础上利用不同的计算方法，对实验结果进行了相关数值模拟。 主要研究了连续相流体流型、桨叶偏心率、轴流桨桨叶操作方式(PBTD和PBTU)、固液相密度比对于上浮颗粒下拉流场流动特性的影响，并在拍摄前期利用折射率匹配的方法，进行了无关性验证。并利用CFD模拟软件Fluent分别对中心搅拌和偏心率12％的实验结果进行了相关模拟，其中，湍流和过渡流分别使用RNS模型和k-ε模型进行模拟，并对比模拟结果。得出结论: 1、在低固含率时，颗粒的存在几乎不会对流场的流动产生影响; 2、无论利用PBTD操作方式还是PBTU操作方式，颗粒在中心搅拌时，均沿轴下拉，下拉绕转方向与桨叶转动方向相同; 3、无论PBTD还是PBTU,在颗粒临界下拉分散条件下，偏心搅拌随着偏心率的增加，所需的搅拌转速减小; 4、偏心搅拌会破坏中心搅拌时，流场的对称性，从而对于整个流场的轴向流动和径向流动都有所强化，但相较于轴向流动，径向强化更明显; 5、在颗粒临界下拉分散条件下，使用PBTD所需的转速要低于PBTU，在搅拌槽内，中心搅拌时，在轴一侧桨叶附件上、下各形成一个循环，所不同的是，在PBTU时，能量主要集中于下方漩涡，而PBTD时，能量主要集中在上方漩涡，这使得PBTD操作时，在较低转速时，液面附近的流体就可以达到时颗粒下拉的流速。
偏心搅拌槽;上浮颗粒;混合特性;流动特性
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
高正明
2017
中文
TQ051.7;TQ050.2
87
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）