固液搅拌槽内两相流动特性的PIV--PTV同步研究
固液悬浮搅拌反应器是化工生产过程中最常见的设备之一。通过搅拌可以加快物料间的混合或者分离，强化传质和传热，加快化学反应的进行。近年来，针对固液悬浮反应器的研究有很多，但是这些研究大多集中于搅拌槽内液相流动特性的研究，关于颗粒动力学的研究很少。颗粒动力学的研究有助于更好的设计反应器，同时也为数值模拟模型的设计和优化提供了基础数据。 本文采用PIV-PTV同步测试技术，实现了固液搅拌反应器内流体流动的可视化，在较高分辨率下对颗粒进行了解析。通过混合甲基硅油和苯基硅油，将混合硅油和硼酸硅盐玻璃珠的折射率进行了匹配，最高颗粒体积分数达到了9％。通过改变固含率和相位角，探究固含率和相位角对固液两相速度场、均方根脉动速度和湍流动能的影响。 研究发现，固体颗粒的存在总体上削弱了流体的速度和湍流动能，但是在固含率为6％时，桨叶附近和槽壁附近的液相速度和湍流动能增大，这是由于颗粒在该区域更容易发生碰撞。在本实验条件下，固含率对颗粒速度影响不大，颗粒湍流动能随着固含率增加而降低。相位角为30°时，固液滑移速度最大。轴向滑移速度整体要大于径向滑移速度。随着固含率的增加，固液滑移速度增大。
化工生产过程;固液搅拌反应器;两相流动特性;粒子追踪测速;颗粒速度;粒子图像测速;折射率匹配
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
李志鹏
2021
中文
TQ051.72
2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）