浸没循环撞击流失应器的研究（I）——结构设计与特点

详细介绍浸没循环撞击流反应器的原理、结构设计及其特点。在结构上，它为卧式设计，2边对称地装有2个导流筒，安装在导流筒内的旋转叶轮推动流体沿导流筒高速流动，在反应器中心处相向撞击，形成一个高度湍动的撞击区。并采用循环流动结构，使物料停留时间可以任意设置。它具有优于传统搅拌槽反应器的一系列特点，特别是在强化混合和机械性能方面，最后提出对这种新型反应器性能进行研究的重点：微观混合特性、撞击面流体的波动特性及其二者的关系等。     

雾沫夹带及沟流对塔板效率的影响

依据液体二维不均匀流动、二维涡流扩散模型，提出一个雾沫夹带及沟流对塔板上液体分布影响的数学模型，得到该条件下的塔板效率计算公式．讨论雾沫夹带及沟流对塔板效率的影响，结果表明雾沫夹带及沟流的存在使塔板效率降低。     

流体在SK型静态混合器中作层流流动时流体阻力计算的探讨

将流体在静态混合器中作的层流流动分解为直线运动和旋转运动，然后分别计算这两种运动在流管中的流体阻力，并将两者相加后得到SK型静态混合器中液体层流流动时流体阻力的计算式．最后通过实验进行验证。     

SK型静态混合器内的三维流场数值模拟

利用专业的计算流体力学软件Fluent对SK型静态混合器内的三维不可压缩湍流流场进行数值模拟．计算过程中采用雷诺时均方程和标准的k-ε湍流模型，得到静态混合器内混和物中2种流体的速度场分布相同并且关于其轴线成对称分布的规律．单个混和元件其流体速度的最大值出现在中间的横截面处．利用后处理软件对计算结果进行分析，为其性能测试提供了理论依据．     

塔板上液体二维不均匀流动时的浓度分布

本文提出了塔板上液体二维不均匀流动时的浓度分布数学模型,并对数学模型进行差分求解,给出了塔板上液体的浓度分布图.这可作为确定塔板效率的依据。     

斜板沉降器分离性能的研究

在对斜板沉降分离机理研究的基础上，通过对斜板沉降器的实验研究，在不同的实验条件和操作条件下，分别对斜板沉降器的结构参数和操作参数进行优化，从而找到最优倾角和最佳斜板长度．斜板沉降器参数的优化，为斜板沉降器的工业设计提供可靠的理论依据．     

静态混合器混合效果的测定方法研究

根据静态混合器连续操作的特点。定义描述其混合效果的混合度表达式，并利用不相溶的两相流体混合后的体积等于它们各自体积之和的原理，建立动态求取各组分体积分数和流量分数的计算方法和实验装置．结果表明：利用该方法测定静态混合器的混合效果避免了多点取样，提高了测量的准确性并减少了实验时间，可以用于混合产品质量的在线检测，并为静态混合器的结构设计和工艺设计提供参考依据．     

SK静态混合器内停留时间分布的影响因素分析

采用脉冲示踪法对SK静态混合器内停留时间进行了实验测试,设计混合正交实验并且采用极差分析方法研究各因素对停留时间分布的影响。结果表明,影响平均停留时间的各因素大小依次为流速、管径、截面、旋片排列方式;影响方差的各因素大小依次为管径、截面、流速、旋片排列方式。从停留时间分布曲线中可以看出,在相同流速和直径下,沿着轴线方向,静态混舍器内流动趋于活塞流。采用幂函数形式对混合元件数、管径及流速等对平均停留时间的影响进行了量化分析,并针对Di=40mm的静态混合器对此幂函数的正确性进行了验证,平均误差为12％。在较低流速下,由于“壁流”的影响靠近混合器入口处方差值偏大。总的来说,方差分析结果与停留时间分布曲线分析结果相一致。     

旋流叶片轴向排列对静态混合器混合特性的影响

为了预测旋流静态混合器内非稳态宏观混合特性,基于体积加权混合法则结合脉冲示踪法,在简化模型的基础上,利用计算流体力学的SSTκ-ω湍流模型,通过湍流流场数值计算求解示踪剂的浓度输运方程,得到了不同混合组件和混合元件级数下静态混合器内的浓度响应曲线,比较了MSM、KSM、SSM、RSM 4种旋流静态混合器的强化混合效果.数值模拟表明:KSM型静态混合器流阻Z因子与文献实验对比吻合较好;KSM的强化能力最大,SSM的强化能力最小.根据提出的强化因子评价混合器级数的强化效果,发现径向强化系数与螺旋叶片级数的幂函数呈线性关系.     

多旋静态混合器强化对流传质场协同分析

为了研究静态混合器强化高粘流体混沌对流传质机理,通过积分中值角定量评价雷诺数和混合构件结构对静态混合器内速度场与压力场协同程度的影响。研究结果表明:静态混合器内速度场与压力场的协同角随着雷诺数的增加而降低;当Re17.8时,随着截面内叶片个数的增加,多旋静态混合器的协同角逐渐增大;FKSM构件较KSM提高速度场与压力场的协同程度达5.9%~11.9%,且其概率密度分布更加集中,最大概率对应的协同角数值比KSM高2.3%~3.5%,旋流叶片的切割分流作用致使轴向相邻2组混合元件过渡处协同角数值较大。