气液搅拌釜中不同因素对混合时间的影响

在液体石蜡中通入氮气的气液搅拌釜中,通过光差法确定特定混合状态和达到该状态的混合时间,研究了多种因素对气液混合时间的影响。进气流量较小时,随进气流量增加,混合时间明显缩短;但当进气流量达一定值时,混合时间变化很小。比较了12个搅拌桨,转速和进气流量均相同时,6叶大圆盘涡轮桨混合时间最短;列出了4种桨型混合时间的长短顺序。转速和进气流量一定时,用4挡板替换3挡板,混合时间略有缩短。     

多层组合桨搅拌槽内气-液分散特性的研究

在直径为0,476m的椭圆底搅拌槽中,采用由六叶半椭圆管叶盘式涡轮桨(HEDT)及四叶宽叶翼型桨的上提(WHU)及下压(WHD)操作组合的六种不同的三层桨,研究了气-液两相体系中的通气功率变化及气含率特性,获得不同桨型的通气搅拌功率及气含率的关联式;结果表明,底桨为HEDT的组合桨通气功率下降幅度最小,相同输入功率时气含率最高,其次为WHD,WHU为底桨时气液分散性能最差。因此,适用于气液两相操作的优化组合桨应以HEDT为底桨。此研究结果可为工业用多层组合桨气液搅拌反应器的设计提供参考。     

Laminar Mixing in Eccentric Stirred Tank Systems

Laminar flow structure and mixing patterns in stirred tanks with eccentrically located impellers is examined using tracer visualization techniques and laser induced fluorescence (LIF). The displacement of the shaft from the centerline of the tank has a remarkable effect on the manifold structure of the flow: segregated regions of regular motion observed in concentric systems are destroyed, impeller mid‐plane separatrices are eliminated, and the axial circulation is greatly improved even in systems agitated even by radial impellers.     

Numerical Simulation of Macroscopic Mixing in a Rushton Impeller Stirred Tank

The macroscopic mixing in a stirred tank with different tracer injection locations, impeller speeds and impeller positions is simulated numerically by solving the transport equation of the tracer based on the whole flow field in the baffled tank with a Rushton disk turbine numerically resolved using the improved inner-outer iterative procedure. Predicted mixing time is compared well with the literature correlations. The predicted residence time distribution of the stirred tank is very close to the present experimental results. The effect of the installation of a draft tube on the mixing time and residence time distributions is addressed.     

搅拌槽内三相流场混合时间的测定及模拟研究

混合时时间是评定搅拌设设备混合效率的重重要指标,为了了检测带有挡板和和导流筒的搅拌槽槽内液-固-固三相相流场的混合时时间,以甘油溶液液为液相,砂子和和赤泥为固相建立立了流场体系,采采用电导法测量体体系的混合时间。并对流场进行行了计算流体动力力学(CFD)模拟研研究,CFD模型采用基于欧拉多多相流模型和RNNGκ-ε湍流模型。流场混合时间间模拟结果与实验验结果的偏差较小小,说明该CFDD数学模型能很很好地预测流场的的混合时间。体系系的混合时间随随搅拌转速的增大大而减小,当流场场的轴向混合占主主导地位时,增设设导流筒可减小小流场的混合时间间。导流筒对于粒粒径和密度较小的的固体影响较大。。     

固-液搅拌槽的分散性能

在直径为0.478 m的立式搅拌槽中,采用高岭土和水为物料,比较了四斜叶、六直叶涡轮等8种桨的固-液分散性能及搅拌功率(P)、桨组合形式对分散性能的影响规律. 结果表明,8种桨中分散效果最好的是六直叶涡轮桨和四斜叶桨,分散速率最快的是两叶CBY桨;分散速率与P1.08成正比;分散前期,搅拌功率增加,相对分散效果Y随之提高,当Y达到0.999以上,提高搅拌功率对搅拌效果几乎不起作用;采用分散速率较快(两叶CBY桨)与分散效果较好(四斜叶桨)的双桨组合,更适于连续操作过程.     

翼形桨搅拌槽内混合过程的数值模拟

采用FLUENT软件的多重参考系(MRF)及标准k-ε模型,将速度场与浓度场方程分开进行求解,对单层轴流式三叶CBY翼形桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟,所得的混合时间的模拟结果与实验值相吻合。同时采用数值模拟的方法研究了不同的示踪剂加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律;模拟结果表明,混合过程主要由搅拌槽内的流体流动所控制,混合时间与示踪剂加料点及监测点位置密切相关。上述的研究结果对于工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。     

螺带型搅拌槽内异物性液体的混合性能

针对高固含量木质纤维素同步糖化与发酵生产燃料乙醇过程,研究了螺带型搅拌槽内层流流动条件下少量低粘低密度液体(a)加入大量高粘高密度主体液体(b)中的混合性能,考察了转速、两种液体体积比(Va/Vb)、粘度比(mb/ma)、密度差等影响因素. 结果表明,当Va/Vb>1%时,异物性物系混合时间远高于相同物性液体混合时间,可延长2~5倍;Va/Vb对混合时间影响最显著,Va/Vb=0.2%~3.7%范围内,无量纲混合时间Ntm随体积比增大先降低后升高存在一最小值;当Va/Vb≥2%,单位主体液体密度之差Dr/rb>0.2时,Ntm随着Va/Vb, Dr/rb增加线性增大;Ntm随着mb/ma增大而减小;加入相加在主体液体内所得混合时间比加在液体表面时短;Va/Vb>2%时,混合工况可分为Re数控制区(桨叶控制)及Ri数控制区(重力控制).     

橡胶沥青搅拌罐内混合过程的数值模拟

针对橡胶粉与基质沥青混合过程中出现的漂浮、沉底、粘壁及挂料现象,建立了橡胶沥青搅拌罐的几何模型,基于计算流体力学软件对罐内混合过程进行非定常固液两相流数值模拟,分析了影响混合均匀性的因素,如桨叶直径、桨叶位置、挡板及搅拌速度等. 结果表明,尺寸适宜的桨叶直径与合适的桨叶位置有利于形成循环的轴向流,并减少定常流现象,安装挡板有效减少了切向流,搅拌器转速不影响内部流场的基本形态,但适宜的搅拌转速提高了混合均匀性. 混合均匀度与模拟结果印证,且当搅拌器直径800 mm、桨叶距离罐底680 mm、桨叶宽100 mm、搅拌速度280 r/min时,优化后橡胶粉的分布较均匀,混合均匀度为0.24,处于完全离底悬浮状态,模拟结果与实验结果较吻合.     

卧式双轴搅拌床反应器混合特性研究

本文对卧式双轴气相聚合搅拌床反应器的混合特性进行了实验研究。以三氧化二铝粉体和氯化钾粉体分别为主体物料和示踪物料,用电导法考察了搅拌转速、器内物料的装料高度及通气速率对该搅拌床反应器的混合特性的影响并获得了相应的关联式。结果表明,弗鲁德数、无因次装料高度及通气速率对混合特性有明显的影响。     

搅拌槽内混合过程的模拟计算方法

利用CFD软件Fluent,对搅拌槽内的混合过程进行了模拟计算。通过整体监测槽内示踪剂浓度的最大、最小值的来计算混合时间,并定义混合体积描述宏观混合过程。结果表明:桨叶产生的流场分布—平行流与文献的PIV研究监测结果具有良好的一致性;整体监测得到的混合时间之间的差值较小;混合体积曲线能够从宏观的角度来分析搅拌混合过程。     

PIV在化工搅拌釜内流动测量中的应用

着重探讨了新一代全场光学测速技术——粒子图像速度场仪(PIV)在搅拌混合实验中的应用,指出PIV及其衍生的测速技术在搅拌混合实验研究中具有广泛应用前景。PIV流场测量结果兼具很高的空间分辨率和时间解析度,可以得到搅拌釜中混合流体的瞬时2D或3D速度场以及浓度场等信息,进行非定常湍流特性研究,有助于建立搅拌釜内多相流动模型,揭示搅拌混合作用机理,优化搅拌桨型设计,促进搅拌混合技术的进一步发展。     

无挡板搅拌槽中液－固体系的分散特性

在内径0.3 m、高0.45 m的无挡板搅拌槽内,采用直径0.15 m的三叶70o下推斜叶透平桨(PBTD, Pitched Blade Turbine Downflow)进行水-二氧化硅两相体系液固分散特性的研究. 应用PC-6A粉体浓度测量仪对体系中颗粒局部浓度进行测定. 考察了颗粒平均相含率为0.005的条件下,不同搅拌转速、搅拌桨离底高度对颗粒局部浓度分布的影响. 结果表明,采用较高搅拌转速、较低的搅拌桨离底高度有利于固体颗粒的悬浮. 本实验中,在搅拌转速为173 r/min、搅拌桨离底高度为0.08 m的操作条件下,颗粒悬浮效果最好.     

Gas-Liquid Mixing in a Grid-Disc Impeller Stirred Tank

To enhance the gas-liquid mixing performance in stirred tanks, the grid-disc impeller was designed by replacing the solid disc of the standard Rushton impeller with a grid disc. Gas-liquid hydrodynamics of the new impeller was studied by employing the Eulerian-Eulerian two-phase model coupled with the dispersed k-ε turbulence model. Rotation of the impeller was simulated with the multiple reference frame method. Flow field, gas holdup, and power consumption were investigated and compared with the standard Rushton impeller. The numerical method was validated by comparing the gas holdup with literature. The grid-disc impeller performed better than the Rushton impeller in terms of gas dispersion performance, axial pumping capacity, and energy requirement, indicating its potential for gas-liquid mixing applications.     

搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合时间

液相混合时间是搅拌过程中的重要内容。在釜径３８６ｍｍ的搅拌釜内,采用热电偶温差法考察了搅拌桨型、挡板、等操作因素对自浮颗粒三相搅拌混合的液相混合时间的影响。     

搅拌生物反应器混合特性的数值模拟与实验研究

以工程流体计算软件CFX-4.4为工具,对不同规模的机械搅拌生物反应器的混合特性进行数值模拟,研究了不同操作条件下反应器混合时间的变化规律. 采用pH电极在位监测[H+]的方法实验测定混合时间. 模拟结果与实验测定值之间的误差随反应器容积增大而逐渐减小,对容积为25 m3的反应器误差小于11.6%.