管式搅拌反应器功率特性研究

以新型管式搅拌反应器为研究对象,在冷态物理模拟的基础上,研究了管式搅拌反应器内的功率特性,以水作为介质,在流量0～3.6 m3/h,搅拌转速100～400 r/min范围内考察了搅拌转速对功率的影响,并对功率准数与雷诺数的关系进行了分析.研究结果表明,在实验范围内,T型桨管式搅拌反应器的搅拌功率P与N1.3～1.4近似成正比;搅拌功率准数与雷诺数满足下列关系式Np=109.79Re1.69.     

搅拌塔式反应器传热特性研究

分析了搅拌塔式反应器（ＳＣＲ）中多级冷却盘管隔板的传热特性,用稳态和非稳态的传热方法进行了实验研究。提出了同时考察拌雷诺数和轴向液流雷诺数影响的ＳＣＲ中多级冷却盘管隔板表面传热膜系数的关联式。研究结果表明,对于ＳＣＲ中冷却盘管隔板表面的传热膜系数,轴向液轩诺系数的影响与搅拌雷诺数的影响相比具有同等的重要性。     

搅拌强度对白炭黑结构的影响

本文研究了搅拌强度对稻壳制备优质白炭黑结构的影响。实验采用两步反应器分别探讨了搅拌器桨的结构和一、二步反应器搅拌桨的不同转速对白炭黑吸油值和假比重的影响。结果表明，搅拌强度是影响白炭黑质量的主要因素之一；当采用片状结构搅拌桨结构时，一步反应器、二步反应器的适宜搅拌速度分别为500rpm和250rpm。     

偏心搅拌槽内宏观不稳定性的分离涡模拟

为研究偏心搅拌槽内的宏观不稳定性,基于分离涡模型建立了偏心搅拌数值模拟方法。采用滑移网格法模拟搅拌桨的旋转,实现了偏心搅拌流场的非稳态模拟。对不同工况时的宏观不稳定性进行了频谱分析,讨论了偏心率、雷诺数和桨径比对宏观不稳定频率的影响,并进行了PIV实验验证。研究表明,偏心搅拌槽内存在明显的宏观不稳定现象,其变化周期约为桨叶通过周期的10倍;PIV实验结果与分离涡模拟结果吻合较好,都表明偏心搅拌槽内的宏观不稳定频率随雷诺数的升高而增大,随偏心率的增大而减小,随桨径比的增大而增大。     

搅拌强度对白炭黑结构的影响

研究了搅拌强度对稻壳制备优质白炭黑结构的影响，实验采用两步反应器分别探讨了搅拌浆结构和一、二步反应器搅拌浆的不同转速对白炭黑吸油值和表观密度的影响，结果表明，搅拌强度是影响白炭黑质量的主要因素之一，当采用片状搅拌浆结构时，一步、二步反应器的适宜搅拌速度分别为500r/min和250r/min。     

搅拌式浆态光催化反应器对偶氮染料X-3B的降解特性研究

构建了体积为5 L的搅拌式浆态光催化反应器,以偶氮染料活性艳红X-3B为目标污染物,进行光催化降解特性研究。结合对X-3B在小规模反应器中悬浮TiO2表面的吸附行为研究,考察了TiO2投加量、搅拌速率和曝气量等对光催化效果的影响,分析了光催化过程的降解动力学,并从传质的角度对搅拌强度和初始反应速率进行了关联。实验结果表明,在搅拌式浆态光催化反应器中,Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述TiO2对X-3B的吸附行为;在催化剂最佳浓度0.5 g.L 1的条件下,初始反应速率r0随搅拌雷诺数Re的增加呈现先增大后稳定的趋势,进一步增加空气曝气量可以显著提高初始反应速率。根据相关理论推导得出在该反应器光催化降解X-3B时,氧的传质是影响初始反应速率r0的关键因素。     

气体提升搅拌反应器的研究

本文对气体提升搅拌反应器（Pachuca tank）的性能,进行多方面的实验研究:建立了反应器内循环量的计算方法;根据对固体颗粒作用力的分析,研究了反应器内固体颗粒的临界沉淀速度;由能量平衡的概念出发,通过实验,建立了反应器堵塞的临界速度关系式。此外,还对反应器结构作了讨论,可供设计和操作时参考。     

轴流桨搅拌槽内完全湍流的研究

为研究轴流桨搅拌槽内完全湍流状况,采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对MK和ZHX搅拌器进行流场测试,得到不同工况下的时均速度场分布.应用渐近不变性方法,选取适当的特征尺度,给出挡板处壁面射流的轴向速度相似剖面,确定用于评定槽内完全湍流界限的轴向速度分布曲线,建立了搅拌雷诺数与搅拌槽内完全湍流流动达到的高度之间的线性关系.结果表明,非全槽完全湍流状态下,槽上部会出现过渡流区;随雷诺数的增大,搅拌槽内完全湍流流动达到的高度增大;不同型式搅拌器的完全湍流流场所需的雷诺数不同,单层桨搅拌槽内达到全槽完全湍流需要很大的搅拌功率.     

喷射环流反应器内宏观混和特性研究

通过实验分析研究了喷射环流反应器内宏观混和特性各影响因素的作用.分别采用水,水-细沙,丙三醇溶液等为实验物料,测定宏观混和时间和内循环液速.通过调整外循环流量大小和喷嘴位置,记录各混和特性的变化.结果表明:不同物料下,外循环流量对混和时间和内循环液速的影响都很大,混和时间均随循环流量的增大而缩短,内循环液速随着循环流量...     

气体提升搅拌反应器的研究

本文对气体提升搅拌反应器(即巴秋卡槽)的性能.进行多方面的实验研究;建立了反应器内循环量的计算方法;根据对固体颗粒作用力的分析,研究了反应器内固体颗粒的临界沉淀速度;由能量平衡的概念出发,并通过实验,建立反应器堵塞的临界速度关系式。此外,还对反应器结构的合理性作了讨论,可供设计和操作时参考。     

应用三维PDA研究多层桨在搅拌过渡区的流场

在直径为0.5ｍ的搅拌釜内,应用三维激光颗粒动态分析仪（简称PDA）测定了多层搅拌桨在搅拌过渡流区的三维流场．研究了不同的桨叶安放角、桨径、桨层间距、雷诺数及不同桨型对流场的影响规律,为在过渡流区操作的多层搅拌反应器的优化设计提供参考．     

搅拌反应器内相际传质行为 1.反应器操作特性研究

系统地研究了搅拌反应器中通气量、搅拌速率等操作因素及悬浮体系中不同形态颗粒对氧气－水体系功率准数Ｋ和容积传质系数ＫＬａ的影响规律。实验结果表明：搅拌与气流对体系的环流方式呈相反的作用机制,并存在临界搅拌速率;传质系数在搅拌反应器的不同持液位置存在差异,最大值出现在桨叶区及上循环区与自由液面的中间高度;颗粒形态对传质的影响在于其对体系流变性能的改变作用。     

固体颗粒对强化传递性质的多相气升式反应器流体力学影响

研究了加入机械搅拌和静态混合器后对多相气升式反应器流体力学性能的促进作用,重点考察固体颗粒的直径、固含率（固体质量分数,下同）对液体循环速度、气含率（气体体积分数,下同）等的影响。实验证明,对液体循环速度来说,在多相流中并非通气量、搅拌转速越大越好。对气含率而言,多相气升式反应器不但存在临界颗粒直径和临界固含率,还存在一个临界表观气速,在此气速以下,才能产生气含率随固含率增加而增加的现象。最后对气含率、固含率及能量耗散速率作了关联。     

搅拌混合中的循环与剪切

搅拌混合中的循环与剪切被定量化,搅拌功率分解为P=Q∑S_k,分解后的循环流量和总剪切强度,以及剪切强度在空间的分布应匹配．混合对偶合反应过程影响的实验结果表明,循环／剪切比适中的搅拌桨能较好地满足偶合反应工艺的需要,其分隔指数最小.用修正的拉格朗日法进行过程模拟,结果表明团块的循环经历影响其局部分隔指数,增大单位体积功耗、循环／剪切比以及循环区与桨叶区的能耗分配比能降低偶合反应的分隔指数．     

三相内循环生物流化床内循环时间的研究

采用脉冲示踪法测定了三相内循环生物流化床反应器在不同进气量Q_g、固含率ε_s和升降流区截面积比条件下的循环时间T_C,对反应器的内循环特征和混合情况进行了系统的研究。结果表明：进气量Q_g、固含率ε_s和升降流区截面积比A_r/A_d共同影响了反应器的内循环时间T_C,进气量能在较大范围内调控反应器的循环时间T_C。循环时间T_C随进气量Q_g呈指数衰减,随ε_s的增加而增大,并且最小进气量Q_g,min也随ε_s的增加而升高;随A_r/A_d的增大,T_C总体也呈增大趋势。Q_g为96 L/h时T_C 随ε_s变化的转折点,当Q_g大于96 L/h时,T_C随ε_s的增加显著增大;并进一步讨论了进气量和固含率对反应器的生物处理效率和效果的影响,为反应器的改进、放大和运行提供了可靠的依据。     

基于FLUENT软件的管式搅拌反应器流场的数值模拟

运用商业计算流体力学(CFD)软件FLUENT对一种新型管式搅拌反应器进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用标准k-ε湍流模型以及多重参考系法(MRF)处理搅拌桨区.结果表明,计算所选模型能较准确地预测搅拌反应器的速度场、压力场及湍流动能分布,考察流量为1 m3/h时不同搅拌转速对反应器内部混合的影响,此时对应的最佳搅拌转速为50 rpm左右.模拟结果将为实验研究提供适当的操作参数,对搅拌反应器的优化和放大具有一定参考价值.     

磷酸二氢铵结晶影响因素研究

采用间歇结晶法研究了pH值、降温速度、搅拌速度对磷酸二氢铵(MAP)结晶过程的影响。实验结果表明,MAP的溶解度随pH值变化明显,当pH值为3.2时溶解度最小。在pH值为3.2时,结晶速度、晶体析出温度、单晶长径比和平均粒径均为最大,且随着pH值增大,均显著减小;降温速率对于晶形及长径比没有影响,随着降温速度增大,晶体平均粒径减小,介稳区宽度增大,MAP的成核级数约为1.1;搅拌速度加快,结晶诱导时间显著缩短,介稳区宽度变窄。     

搅拌生物反应器的循环时间分布和混合结构模型

利用磁粒子流动跟踪法对搅拌生物反应器的循环时间分布进行测定,并将Rushton径向流桨和两种新型轴向流桨在不同介质粘度和转速下的循环时间分布进行比较和性能评价。建立了单桨搅拌生物反应器的混合结构模型,对循环时间分布数据进行拟合,求得模型参数,进而讨论了不同实验条件下模型参数的变化。结果表明,对于非牛顿、高粘度发酵过程,轴向流桨比Rushton桨具有更好的混合特性。     

SCISR与STR中微观混合的比较

利用α-萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐的偶合反应对浸没循环撞击流反应器与搅拌槽反应器中微观混合性能 进行了比较研究。结果表明,在等比有效输入功率和平均停留时间相同的条件下,浸没循环撞击流反应器具有显著优于 传统搅拌槽反应器的微观混合性能。     

流动状态对甲烷水合物生成速率影响的研究

为了研究流动状态对甲烷在油包水乳液中降压形成水合物过程的影响,在温度为273.35 K,初始压力为6.80 MPa的条件下,进行了一系列不同搅拌速度下甲烷水合物的生成实验。实验结果表明,各组反应的水合物初始形成压力基本一致,诱导时间的长短无规律性。随着搅拌转速的增大,甲烷气体的吸收速度和水合物的生成速度均随之增大。但到达700 r/min后,搅拌转速的继续增加对吸收和水合过程的影响作用并不明显。