双层桨气液搅拌反应槽气液分散特性

采用搅拌功率与氧传质系数方法,对一双层桨搅拌反应槽的自吸分散和表面充气分散性能进行研究.比较了两种桨叶组合在两种分散方式下的气相分散临界转速、搅拌功率及两种桨叶组合自吸分散时的气含率和气液传质系数.结果表明,六叶圆盘直叶桨和六叶圆盘斜叶桨的组合在自吸分散时具有较优的分散性能.     

基于CFD模拟的新型径向流搅拌桨设计

用CFD软件模拟了3种传统径向流搅拌桨—平直叶式、半圆管式和非对称抛物线式搅拌桨的功率消耗和泵送能力等搅拌性能,研究了不同桨叶结构和尺寸对搅拌桨功率准数和泵送能力的影响,设计扇环抛物面桨叶结构,比较了新型桨与传统桨的功率准数、泵送效率等搅拌性能和轴向投影面积率的差异.结果表明,桨叶外缘顶点曲率增大可减小功率准数和提高泵送效率,轴向高度减小可使功率准数降低但对泵送效率提升不大.基于空间自由曲面设计的带有新型非对称扇环抛物面桨叶的搅拌桨操作性能最佳,比非对称抛物线式搅拌桨功率准数下降30.8%,泵送效率提高22.6%.新型搅拌桨轴向投影面积率比非对称抛物线式搅拌桨增加21.5%,能用于气液分散操作.     

双层桨自吸式气-液分散搅拌槽的单相流模拟

运用计算流体动力学(CFD)方法对双层桨自吸式气液分-散搅拌槽进行单相流数值模拟。考察了不同气体分散通道叶片角度、不同下层桨类型、不同桨叶间距对搅拌槽内宏观流动场的影响。研究发现:气体分散通道叶片角度为30°时,流体在上层桨所在平面处的流动没有出现较大的扭曲流动,漩涡较小,能量损耗较少。下层桨为六叶上斜叶桨时,下层桨具有较强的泵送能力,能够将液体有效的泵送到上层桨周围。桨叶间距增大,使槽内轴向循环流动范围增大,但是有可能造成下层桨泵送能力的降低。     

自吸式气液搅拌槽气液分散性能的实验研究

本研究在CFD数值模拟基础上,对双层桨自吸式搅拌槽有定子(自吸分散)和无定子(表面充气分散)两种情况进行性能研究.深入研究了不同桨型组合的气体吸入临界转速、功率准数、气含率和氧传递等性能.结果表明,在搅拌介质中,六直叶圆盘桨和六叶上斜叶桨在自吸分散时具有较好的吸气量和气液两相之间的传质性能.     

同心双轴搅拌器气液分散性能的实验研究

针对气液搅拌操作形式单一的现状,将框式桨和Rushton桨组成的同心双轴搅拌器与黏稠体系中的气液分散操作相结合,实验考察了转动模式、内桨转速、通气量和体系黏度等因素对其气液分散性能的影响。结果表明,与单相黏稠体系中同向旋转模式下的功率与混合性能均占优不同,同心双轴搅拌器在反向旋转模式下的气液分散性能相对更好;外桨转速不变时,内桨转速从100增加到300 r·min~(-1),整体气含率提高94.3%,局部气含率也均有增大;通气量从0.4提高到1.2 m3·h~(-1),整体气含率提高了72.5%,但局部气含率和气泡尺寸的增大不显著;体系黏度增加,气泡在釜内的停留时间加长,整体气含率单调增加。作为影响搅拌釜气液分散性能的重要参数,转动模式、内桨转速和通气量的确定还必须兼顾系统的功耗与混合效率,并避免发生气泛。     

气液两相机械搅拌釜中翼型组合桨持气特性

研究了机械搅拌釜中翼型组合桨的组合方式、桨间距、通气位置及翼型桨的排出流方向对气含率的影响。在单位体积功率消耗相同的情况下,采用以翼型k5桨为下层桨、较低的通气位置及较大的桨间距为搅拌釜的几何结构,并采用翼型桨的排出流方向向上的搅拌方式,可以提高搅拌釜的气含率。给出了气含率与单位体积功耗和表面气速的关联式。     

新型搪玻璃搅拌桨搅拌特性数值模拟及实验研究

采用CFD方法模拟了具有相同桨径、不同桨叶折角和叶宽结构的6种新型搪玻璃搅拌桨的搅拌特性。考察了挡板、桨叶离底高度对釜内流场的影响,基于此分析了桨叶折角、叶宽对速度分布的影响。对模拟得到的搅拌功率和混合时间进行了实验验证,并与传统搪玻璃桨式搅拌器进行比较。结果表明：①新型桨叶在加挡板且桨叶离底高度为450 mm时,搅拌效果最佳;②随桨叶折角、叶宽的增大,桨叶区轴向、径向和切向速度均呈增大趋势,当桨叶折角为45°、叶宽为95 mm时,釜内混合效果最好;③随转速增大,搅拌功率呈增大趋势,混合时间呈减小趋势,新型桨明显比传统桨混合性能好,桨叶折角为30°、叶宽95 mm时功率消耗最低,桨叶折角为35°、叶宽95 mm时混合时间最短。     

搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性

传统Rushton刚性桨常应用于过程工业中搅拌反应器内的气液分散过程,但由于桨叶背后易形成较大的气穴,气液混合效果较差。为了提高搅拌槽内气液两相的混合效果,提出了一种刚柔组合桨强化气液两相的分散过程。利用LabVIEW软件处理刚性桨和刚柔组合桨体系中气液混合过程的压力脉动信号,通过Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数（LLE）,分析气液混合体系的混沌混合行为,同时,对刚性桨和刚柔组合桨体系中的相对搅拌功耗、整体气含率、局部气含率进行测量。结果表明,在功耗为170 W,通气量为10 m³·h^-1条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够通过刚-柔-流的耦合作用促进桨叶能量的传递过程,提高搅拌体系的混沌混合程度,刚柔组合桨体系的LLE提高了8.89%。同时,在相同操作条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够有效提高相对搅拌功耗以及搅拌槽内的整体气含率和局部气含率,且搅拌槽内气体分散更为均匀。     

乙烯利酯化搅拌反应器的改进与模拟优化

利用计算流体力学（CFD）技术对乙烯利酯化搅拌釜内流场进行了模拟研究,对比了工业酯化釜和新酯化釜的气体分散效果等反应器性能。结果表明,工业酯化釜因桨叶形式不当、桨间距过小等原因,气体分散效果很差;新改进的酯化釜依照工艺要求,调整了桨叶结构,增加了挡板,使气体分散效果得到明显改善,反应器液层空间得到有效利用。模拟研究结果可为工业酯化釜装置的技术改进提供一定的指导。     

三叶后掠-HEDT组合桨搅拌釜内流场的模拟及实验

对应用于聚乙烯聚合反应中的三叶后掠-HEDT组合桨的搅拌釜内流场进行了模拟研究,分析组合桨的离底距C_1、桨间距C_2以及转速N的变化对搅拌釜内流场的影响,利用PIV实验对模拟结果进行了验证;将该组合桨与三叶后掠-六直叶圆盘涡轮组合桨进行了模拟对比研究。结果表明:当桨间距与釜内径的比为0.35时,釜内桨叶间的流体流动效果最好,该条件下能够改善搅拌釜上层流体的速度分布;当离底距与釜内径的比值为0.29时,组合桨下方出现了整体的环流,有利于釜底流体的混合;桨叶转速N=90 r/min时釜内流体速度分布均匀,同时上层HEDT桨叶产生的射流方向趋于水平。两种组合桨的对比研究表明:二者流型相近,但前者搅拌功率能够得到明显降低。研究结果可为三叶后掠-HEDT组合桨在聚乙烯聚合反应釜中的工程应用提供参考。     

淤浆聚合釜中三种桨型固液分散性能的比较

为考察淤浆聚合釜桨叶形式及转速对釜内液固分散性能的影响,建立了锥形釜体内锚式桨、螺带桨和斜叶桨的固液分散计算流体力学(CFD)模型和冷模实验。3种桨型的模拟扭矩与实验值平均误差在10%以内,模拟所得浓度场与摄像实验所得的固含率分布规律一致,模拟结果较为可靠。研究结果表明:搅拌功率随转速增大而增加,相同转速下三者功耗从大到小的顺序为锚式桨、螺带桨和斜叶桨;相同雷诺数(Re)下三者固液功率准数从大到小的顺序为斜叶桨、螺带桨和锚式桨;达到相同的浓度场方差的功耗从大到小的顺序为锚式桨、螺带桨和斜叶桨。以特征线上浓度分布行为判定,3种桨型均存在混合程度的临界转速;以浓度场方差为量化指标,3种桨型均存在最优固液分散转速。结合两者,锚式桨的实际操作转速推荐范围为120～480 r/min,螺带桨为240～600 r/min,斜叶桨为120～600 r/min。     

搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性

传统Rushton刚性桨常应用于过程工业中搅拌反应器内的气液分散过程,但由于桨叶背后易形成较大的气穴,气液混合效果较差。为了提高搅拌槽内气液两相的混合效果,提出了一种刚柔组合桨强化气液两相的分散过程。利用Lab VIEW软件处理刚性桨和刚柔组合桨体系中气液混合过程的压力脉动信号,通过Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LLE),分析气液混合体系的混沌混合行为,同时,对刚性桨和刚柔组合桨体系中的相对搅拌功耗、整体气含率、局部气含率进行测量。结果表明,在功耗为170 W,通气量为10 m3?h-1条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够通过刚-柔-流的耦合作用促进桨叶能量的传递过程,提高搅拌体系的混沌混合程度,刚柔组合桨体系的LLE提高了8.89%。同时,在相同操作条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够有效提高相对搅拌功耗以及搅拌槽内的整体气含率和局部气含率,且搅拌槽内气体分散更为均匀。     

剪切变稀体系同心双轴搅拌釜内的气液分散模拟

气液搅拌设备因其良好的适用性被广泛应用于过程工业中。为更好地比较不同工况下剪切变稀体系中的气液分散情况,通过实验研究整体气含率和相对功耗确定适宜的转动模式,进而模拟研究表观气速、体系黏度、搅拌转速对气含率和气泡尺寸的影响。结果表明,相同功率下内外双桨反向旋转模式在理想气液分散条件下,相较于单轴内桨和内外双桨同向旋转模式具有更高的气含率和更好的气体泵送能力;表观气速的增加有利于气泡的均匀分散,但气泡尺寸也会随之增大;有效黏度的增加使得搅拌桨的影响区域变小,不利于气泡的均匀分散,气泡尺寸也随之增大;搅拌转速的增加使得循环涡流的影响区域变大,高气含率区不断扩大。     

剪切变稀体系同心双轴搅拌釜内的气液分散模拟

气液搅拌设备因其良好的适用性被广泛应用于过程工业中。为更好地比较不同工况下剪切变稀体系中的气液分散情况,通过实验研究整体气含率和相对功耗确定适宜的转动模式,进而模拟研究表观气速、体系黏度、搅拌转速对气含率和气泡尺寸的影响。结果表明,相同功率下内外双桨反向旋转模式在理想气液分散条件下,相较于单轴内桨和内外双桨同向旋转模式具有更高的气含率和更好的气体泵送能力;表观气速的增加有利于气泡的均匀分散,但气泡尺寸也会随之增大;有效黏度的增加使得搅拌桨的影响区域变小,不利于气泡的均匀分散,气泡尺寸也随之增大;搅拌转速的增加使得循环涡流的影响区域变大,高气含率区不断扩大。     

桨型和挡板对自浮颗粒三相体系混合的影响

在直径３８６ｍｍ的搅拌釜内,考察了多种搅拌桨和挡板组合对自浮三相体系的搅拌功耗,气含率和釜底部颗粒含量的影响。实验表明,自浮三相体系的搅拌混合上层桨宜采用上推式桨;当液高与釜径比为１．６时,三层桨的混合参数优于两层桨;简易型轴流桨的混合效果好于涡轮桨。此外还对优异的搅拌桨和挡板组合进行了桨间距的优化,并回归了关联式,可供过程放大时参考。     

改进CBY桨搅拌釜内单相流体流动与传热特性研究

使用计算流体力学软件FLUENT(V6.3)对自行设计的开槽式翼型搅拌桨—CBY-H桨搅拌釜内单相体系的流动性能进行了数值研究,采用多重参考系法(MRF)和RNG k-ε湍流模型模拟搅拌釜内液体的流动情况,并将研究结果与标准的CBY桨的轴流特性进行了对比。结果表明,CBY-H桨可提高流体轴流循环性能,在桨叶下方和桨叶区流体的轴向速度比CBY桨大,高速运动的流体区域覆盖范围更广,釜内速度分布更均匀。同时CBY-H桨消耗的功率低于CBY桨,节能18.4%。论文还进行了传热实验研究,发现CBY-H桨的釜内对流传热系数略大于CBY桨,获得了传热系数Nu的关联式。     

三叶后掠-HEDT组合桨搅拌釜内流场的模拟及实验

对应用于聚乙烯聚合反应中的三叶后掠-HEDT组合桨的搅拌釜内流场进行了模拟研究,分析组合桨的离底距C ₁、桨间距C ₂以及转速N的变化对搅拌釜内流场的影响,利用PIV实验对模拟结果进行了验证;将该组合桨与三叶后掠-六直叶圆盘涡轮组合桨进行了模拟对比研究。结果表明：当桨间距与釜内径的比为0.35时,釜内桨叶间的流体流动效果最好,该条件下能够改善搅拌釜上层流体的速度分布;当离底距与釜内径的比值为0.29时,组合桨下方出现了整体的环流,有利于釜底流体的混合;桨叶转速N=90 r/min时釜内流体速度分布均匀,同时上层HEDT桨叶产生的射流方向趋于水平。两种组合桨的对比研究表明：二者流型相近,但前者搅拌功率能够得到明显降低。研究结果可为三叶后掠-HEDT组合桨在聚乙烯聚合反应釜中的工程应用提供参考。     

改进型框式组合桨搅拌釜内流场特性

对5m³树脂反应釜及釜内改进型框式-二斜叶双层组合桨等比例缩小建立模型,基于计算流体力学（CFD）中的多重参考系法对该双层组合桨搅拌釜流场进行了模拟研究,并利用粒子图像测速（PIV）实验对模拟结果进行了验证。分析了桨叶离底间距、桨间距及组合桨安装角度的变化对流场产生的影响。随着离底间距的增大,搅拌釜下层框式桨横梁处产生往槽底的轴向流强度会逐渐减弱,不利于底部物料的混合;桨间距的增加导致两桨间对流减弱,不利于两桨间流体的混合,当桨间距与釜内径的比值为0.77时,搅拌釜内的整体流动情况较好。对上下层桨叶安装角度分别为0°、45°和90°这3种工况下的釜内流场特性研究表明,安装角度为90°时,斜叶桨产生的轴向流强度最大,此时搅拌釜内流体的混合效果最好。研究结果为改进型框式桨与二斜叶桨双层组合桨应用于树脂聚合反应实际工程提供参考。     

液体性质对翼型轴流桨气液分散特性的影响

EFFECTSOFLIQUIDPROPERTIESONGAS-LIQUIDDISPERSIONOFHYDROFOIL1前言在气液搅拌系统中，搅拌桨的气液分散特性直接关系到体系的分散效果，从而对相际间的混合与传质构成影响。影响搅拌桨气液分散特性的因素很多，除桨叶结构、搅拌器和搅拌糟的几何条件外，液体性质亦是一个非常重要的因素，它对体系的初始分散和二次分散有显著的影响。有关圆盘涡轮桨的气液分散特性研究，国内外众多学者已作过较为详细的报道。由于涡轮桨自身的缺陷，自80年代初期一种新型的搅拌器．翼型轴流桨问世以来，其良好的搅拌性能已在许多行…     

卧式搅拌釜气液传质性能研究

在 50L卧式搅拌釜内,采用氧电极法测量纯水 O2 体系的液侧容积传质系数kLa, 研究搅拌弗鲁德数Fr、桨叶尺寸和液含量等对kLa的影响。随着Fr提高,kLa增大;桨径、桨宽、叶片数和层间距与kLa有关系,而层间夹角对kLa影响不大;随液含量的增加kLa先缓慢升高而后降低,且峰形和峰值随Fr的增大而发生变化。研究结果可供四氟乙烯等聚合釜搅拌桨设计优化和工程放大参考。