双螺带--锚式组合桨搅拌槽内流场特性的PIV实验研究

摘要

带搅拌装置的聚合反应器在生产树脂，塑料，乙烯等化工产品的过程中具有重要作用，其流场合流动特性具有重要的研究意义。本文利用2D-PIV粒子测速技术，对于聚合反应器内的平均速度场，湍流动能以及均方根速度等流场性质进行了实验研究，进而为此类型装置的优化与改进提供数据支持和理论指导。 本实验主要以直径T=476mm，标准椭圆封底的有机玻璃聚合釜为搅拌槽，研究以双螺带-锚式组合桨为搅拌桨的聚合反应器内流场特性，液面高度为570mm。通过对流体体系和搅拌转速的改变从而控制雷诺数Re的方法，分别在搅拌槽的上中下三个区域分析了反应器内的解析速度场，湍动能以及均方根速度分布。 实验结果表明，在层流区域，在桨叶旋转产生的推动作用下，流体在搅拌槽内整体上形成一个轴向的循环。同一实验介质下，流场在不同雷诺数下具有一定相似性，但是径向速度在桨叶附近受雷诺数影响较大，轴向速度在搅拌轴附近受雷诺数影响较大。在过渡流区域，流体的流场比较复杂，在桨叶周围出现一些小的漩涡，对于混合是有利的。并且轴向速度与径向速度的极值大小近似相等，证明两个方向的流动都对流体的流动产生重要作用。 层流、过渡流和湍流三种情况下流场特性的比较分析得出，对于同一体系，通过改变转速来改变雷诺数对流体的均方根速度影响不大;但是通过改变实验介质来改变雷诺数时，流体流场的变化较大。并且对于不同体系，桨叶内侧形成的漩涡位置和大小都有所不同。实验还对不同脉冲时间△t与不同查问区间的大小对流场的影响分析得出实验的最优化条件。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1 聚合反应器概况

1．1．1 聚合反应工程概况

1．1．2 搅拌技术在聚合反应器中的应用

1．1．3 聚合反应器在实验及工业上的应用

1．2 低雷诺数下搅拌槽内流体流动特性研究

1．2．1 搅拌槽内流体流动特性研究

1．2．2 低雷诺数下流体流动特性研究

1．3 PIV粒子图像测速技术

1．3．1 反应器内流场特性测量手段

1．3．2 PIV技术原理及特点

1．3．3 PIV技术的的数据处理方法

1．3．4 PIV技术在搅拌槽流场中的应用

1．4 小结

第二章 实验装置及方法

2．1 PIV实验装置

2．1．1 搅拌槽及搅拌桨

2．1．2 PIV测试系统

2．2 实验方法

2．2．1 PIV试验参数选择

2．2．2 实验操作条件

2．2．3 实验操作步骤

2．2．4 实验注意事项

第三章 结果与讨论

3．1 激光脉冲间隔时间△T对流场特性的影响

3．1．1 相位解析场分析

3．1．2 湍动能比较分析

3．1．3 小结

3．2 不同查问区间的大小对流场的影响

3．2．1 湍动能k比较分析

3．2．2 均方根速度比较分析

3．2．3 小结

3．3 层流流场分析

3．3．1 速度场分析

3．3．2 均方根速度分析

3．3．3 小结

3．4 过渡区域流场分析

3．4．1 速度场及湍动能分析

3．4．2 均方根速度分析

3．4．3 小结

3．5 不同流动状态下流场比较分析

3．5．1 相位解析场分布

3．5．2 均方根分析

3．5．3 小结

第四章 结论与展望

4．1 主要结论

4．2 展望

参考文献

致谢

作者和导师简介