偏心搅拌槽内固液两相流动特性的研究

摘要

在搅拌混合过程中，常常需要用到挡板来强化混合效果，但在某些特定的反应槽设计中，考虑到特殊槽体材质、物料等的特殊性，导致在设备内部添加挡板反而对生产不利，偏心搅拌技术能够很好的解决这一问题，此外在一些如表面加料促进粉体快速分散和结晶反应器内减少晶体的二次成核等工艺时，偏心搅拌能达到比中心全挡板更好的效果。
　　本文通过实验以及数值模拟，研究了偏心搅拌时偏心率、转速、桨的安装高度等因素对桨功耗、漩涡特性、混合时间及上浮颗粒均匀下拉转速和临界悬浮转速等的影响，得出如下结论:(1)偏心搅拌功率消耗随偏心率的增大会先增大后减小，在偏心率为e=0.4时功率消耗和功率准数最大，最大功率准数比全挡板时高28％左右;(2)偏心搅拌内会产生漩涡，其中心随着偏心率的增加沿特定路线运动，在偏心率为0.45两侧分别各自沿近似直线运动，且恒定转速时，漩涡深度随偏心率增大按线性规律减小;转速增大时，漩涡深度也随之增大，增幅程度随偏心率增大而减弱;(3)在偏心率介于0～0.45时上浮颗粒均匀下拉转速随偏心率增大而减小，偏心率介于0.45～0.6时随偏心率增大而增大;(4)偏心搅拌桨叶区吸气转速随偏心率增大先降低后增高，在偏心率为0.3左右时达到最低，吸入气体在偏心率小于0.2时主要分散在搅拌桨以上区域而偏心率超过0.2后逐渐分散到搅拌桨下方区域;(5)偏心搅拌混合时间随偏心率的增大呈先减小后增大趋势，偏心率为0.45时为拐点，此时混合时间准数较全挡板时减小20％左右;(6)固液悬浮时临界悬浮转速均比中心全挡板时高，且随偏心率增大会先增大后减小，在偏心率为0.35时临界悬浮转速达到最大，最大约为全挡板条件下的1.4倍。

目录

声明

摘要

符号说明

前言

第一章 文献综述

1．1 搅拌混合原理

1．2 搅拌设备及安装方式

1．2．1 搅拌设备及其部件

1．2．2 搅拌设备安装方式

1．3 偏心搅拌

1．3．1 偏心搅拌国内研究

1．3．2 偏心搅拌国外研究

1．4 工业应用

1．5 小结

第二章 实验装置与实验方法

2．1 实验装置

2．1．1 搅拌槽

2．1．2 搅拌桨

2．2 实验物系

2．3 测试方法

2．3．1 搅拌转速测量

2．3．2 搅拌功率测量

2．3．3 混合时间特性测量方法

2．3．4 临界悬浮转速测量

2．3．5 漩涡特性测量方法

2．4 数值模拟方法

2．4．1 控制方程

2．4．2 网格划分

2．4．3 模型选取及模型参数确定

2．4．4 旋转桨叶区的处理

第三章 实验结果与分析

3．1 偏心搅拌宏观流动与混合特性

3．1．1 功率特性

3．1．2 漩涡特性

3．1．3 混合时间

3．2 偏心搅拌固液悬浮特性

3．2．1 T=280mm树脂体系临界悬浮转速

3．2．2 T=280mm玻璃珠体系临界悬浮转速

3．2．3 T=476mm树脂体系临界悬浮转速

3．3 小结

第四章 偏心搅拌数值模拟

4．1 偏心率对偏心搅拌的影响

4．1．1 偏心率对XZ面气液两相图分布的影响

4．1．2 偏心率对XZ面速度云图分布的影响

4．1．3 偏心率对XZ面速度矢量图分布的影响

4．1．4 偏心率搅拌槽内不同位置速度分布的影响

4．2 搅拌转速对偏心搅拌的影响

4．2．1 偏心率为e=0．4时不同转速下XZ-surface气液两相图

4．2．2 偏心率为e=0．4时不同转速下XZ-Surface液相速度云图

4．2．3 偏心率为e=0．4时不同转速下XZ-Surface气液两相速度矢量图

4．2．4 偏心率为e=0．4时速度对不同位置速度分布的影响

第五章 主要结论与建议

参考文献

致谢

作者和导师简介