泛能式搅拌桨搅拌特性研究

在直径为 2 4 0mm的搅拌釜内 ,考察了泛能式搅拌桨的功率、传热特性 ,混合实验在直径为 386mm的搅拌釜中进行。在层流域内 ,建立了功率准数Np 与桨几何尺寸及雷诺准数Re的关联式 ;得到了努塞尔准数Nu与桨几何尺寸、雷诺准数Re、普朗特准数Pr以及体系粘度的关系 ,并采用单位质量流体表示的雷诺准数εD4/ν3 取代雷诺准数关联 ,误差均在 10 %以内。在中低粘度区内相同功耗下 ,泛能式桨的传热系数明显高于螺带桨。当Re >3时 ,泛能式桨的混合效率比双螺带桨要高。     

偏氟乙烯乳液聚合的气液传质效果影响因素研究

推导了表征气液传质效果的K值计算方法,并研究了聚合釜装填量、搅拌桨型和转速等因素对气液传质效果的影响。结果表明,随着聚合釜装填量和搅拌转速的增大,K值增大,气液传质效果提高;在搅拌转速大于500r/min的情况下,桨型采用上层二叶平桨、下层二叶斜桨的方式明显比单层的二叶斜桨或二叶平桨的K值大,气液传质效果好。确定了5L釜偏氟乙烯(VDF)乳液聚合必需的良好搅拌效果的条件:装填量3L,搅拌转速700r/min,桨型采用上层二叶平桨和下层二叶斜桨;VDF聚合速率达到115g/(L·h),合成出固体质量分数20%、粒径分布窄、稳定性好的聚偏氟乙烯(PVDF)乳液。     

偏氟乙烯乳液聚合的气液传质效果影响因素的研究

首先推导出表征气液传质效果的K值计算方法,借此研究了聚合釜装填量、搅拌桨型和转速等因素对气液传质效果的影响,结果表明:随着聚合釜装填量和搅拌转速的增大,K值增大,气液传质效果提高;在搅拌转速大于500r/min情况下,桨型采用上层二叶平桨、下层二叶斜桨的方式明显比单层的二叶斜桨或二叶平桨的K值大,气液传质效果好。确定了5L釜偏氟乙烯(VDF)乳液聚合必需的良好搅拌效果的条件:装填量为3L、搅拌转速700r/min、桨型采用上层二叶平桨和下层二叶斜桨;VDF聚合速度达到了115gPVDF/L·h,合成出含固体质量分数为20%、粒径分布窄、稳定性好的聚偏氟乙烯(PVDF)乳液。     

偏氟乙烯乳液聚合的气液传质效果影响因素的研究

首先推导出表征气液传质效果的K值计算方法,借此研究了聚合釜装填量、搅拌桨型和转速等因素对气液传质效果的影响,结果表明:随着聚合釜装填量和搅拌转速的增大,K值增大,气液传质效果提高;在搅拌转速大于500r·min-1情况下,桨型采用上层二叶平桨、下层二叶斜桨的方式明显比单层的二叶斜桨或二叶平桨的K值大,气液传质效果好。确定了5L釜偏氟乙烯(VDF)乳液聚合必需的良好搅拌效果的条件:装填量3L、搅拌转速700r·min-1、桨型采用上层二叶平桨和下层二叶斜桨;VDF聚合速度达到了115gPVDF·(L·h)-1,合成出固含量20wt%、粒径分布窄、稳定性好的聚偏氟乙烯(PVDF)乳液。     

三种新型桨搅拌特性比较

在直径为２４０ｍｍ的搅拌釜内,考察了最大叶片式桨、泛能式桨和叶片组合式桨的功率消耗、传热及混合特性,并与螺带桨及三叶后掠式桨进行了比较,实验表明,在中低粘度范围内,３种新型桨的传热和混合性能优于螺带桨及三叶后掠式桨。     

非均相聚合反应中乳化剂用量及搅拌状况对粒径大小的影响

以釜径为74mm,无挡板的玻璃搅拌釜为反应釜,恒温水浴为热源;自来水为冷却水组成了一套冷模的聚合反应实验装置,同时采用蜂蜡为分散相,去离子水为连续相,Span-80及Tween-60为乳化剂,以二叶平桨、二叶斜桨直边、二叶斜桨圆边及三叶后掠式搅拌桨叶为基准,分别研究了乳化剂用量及不同搅拌状况对粒径大小的影响。结果表明：在低转速下,三叶后掠式搅拌桨的搅拌效果最好;在一定范围内,同一转速下的树脂的平均粒径随乳化剂用量的增加而减小。     

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。     

同心双轴复合式搅拌釜用于牛顿流体时的功耗及混合特性

在直径0.48 m的椭圆底搅拌槽内,液位与槽径比(H/T)为0.6,采用不同粘度的牛顿流体糖浆溶液,研究了分别以CBY, 45o四斜叶桨及Rushton涡轮桨作为快速分散桨、锚式桨作为慢速桨构成的同心双轴搅拌系统,在快、慢速轴同向和异向2种旋转方式操作时的功率特性和混合性能. 结果表明,分散桨对锚式桨的功率消耗影响较大. 两轴同向旋转时,分散桨会使锚式桨的功耗降低,转速比RN增加,降低幅度也增大,RN=14时,锚式桨功率可降至单独旋转时的约10%;异向旋转时锚式桨的功率随RN增加而增加,RN=14时,锚式桨功率可增至单独旋转时的2倍左右. 但锚式桨对分散桨的功率消耗影响很小,在±5%以内. 计算同心双轴复合搅拌系统的复合功率准数和复合雷诺数关系时考虑了RN的影响,使在实验条件下不同转向及RN的功率曲线较好吻合. 混合效果同向旋转优于异向旋转,在牛顿流体中,达到相同混合效果时,CBY桨的能量消耗仅为其他2个分散桨的20%~30%.     

通气条件下桨型对自浮颗粒悬浮的影响

考察了五十二种搅拌桨的组合对搅拌釜内自浮颗粒的气液固三相体系混合问题的功耗、气含率和釜底部的颗粒含量的影响。研究表明 ,对自浮颗粒三相体系的搅拌混合应采用多层桨 ,且上层最好用上推式桨 ;实验发现 ,当高径比为 1 .6时 ,三层桨的混合参数优于两层桨的 ;给出了优异的搅拌桨型。     

高速混合制粒机制粒过程

应用高速混合制粒机对湿法制粒过程进行了研究。单因素实验结果表明,混合时间对混合均匀度影响较明显,混合时间过长,将出现混合均匀度下降的现象;随黏合剂质量分数增加大颗粒增加,小颗粒减少,颗粒度有所增加;剪切桨转速变化对粒度分布的影响较小;搅拌桨转速变化对粒度分布的影响较明显,随着搅拌桨转速的增大,目数大于20目与小于100目的颗粒都有明显减少的效果。     

Experimental investigation on micromixing characteristics of coaxial mixers in viscous system

An experimental investigation into the micromixing performance of coaxial mixers in a viscous system is reported, in which the iodide-iodate reaction system is chosen to quantitatively characterize the product distributions. The effects of feeding time, feeding position, impeller speed, inner impeller configuration, and operation mode on the segregation index, Xs, are examined. It is revealed that the feeding near the inner impeller benefits micromixing and should be regarded as the preferred position. The presence of the rotating outer impeller causes the micromixing performance of the coaxial mixer to be significantly better than the single-shaft mixer. While an increase in the outer impeller speed has a limited influence on micromixing, the inner impeller speed is the dominant influencing factor, that is, the Xs decreases obviously when the inner impeller speed is increased. On the other hand, the coaxial mixers with multiple and axial inner impellers have a better micromixing performance at the same specific power consumption, P_V, than that with single and radial inner impellers. Among the configurations consisting of a Rushton impeller (RT), six-straight-blade turbine impeller (SBT), and six-pitched (45°)-blade turbine impeller (PBT), the Xs of the coaxial mixer is always the smallest at the same P_V when the PBT + RT configuration is used as the inner impeller. In addition, it is found that the difference in Xs that results from various operation modes is small in terms of power consumption; however, the co-rotation mode is still recommended for the micromixing of the coaxial mixer due to its excellent performance in general.     

多层桨搅拌槽内的微观混合特性

在直径0.476 m的多层桨搅拌槽内,采用平行竞争反应工作体系,就不同的多层桨型组合、进料时间、搅拌转速及进料位置对产物分布的影响规律进行了系统的实验研究,并采用涡旋卷吸模型就加料位置等操作条件对产物分布的影响进行了模拟计算,模拟值与实验值吻合. 结果表明,对于多层桨搅拌体系,在液面处加料时产物分布主要由上层桨的桨型决定,底层桨的排出流区加料时主要由底层桨的桨型及功率决定. 卷吸模型能够较好地描述搅拌槽内的微观混合过程.     

无挡板悬浮聚合搅拌釜的粘釜规律

在φ300mm的有机玻璃釜中,用聚苯乙烯颗粒(PS)和粘胶建立了釜内流动条件对粘釜影响的冷模实验方法。研究了无挡板条件下搅拌釜内粘垢的产生及其分布规律,发现在相同搅拌功率下,各种搅拌桨叶对粘釜量的影响从低到高依次为双叶推进式桨、双叶45°斜桨、三叶后掠式桨、双叶60°斜桨、双叶平桨及六叶透平式桨,纵向分布随流型有所不同。并讨论了搅拌桨安装方式及搅拌转速对粘釜规律的影响。     

搪玻璃反应釜流场特征的数值模拟

为了研究化工行业中常用的搪玻璃反应釜内的流场特征,用UG(Unigraphics)建立实际搅拌釜的三维简化模型,然后导入Gambit中进行网格划分,最后应用Fluent数值模拟,得到了不同转速、流体介质和搅拌形式下反应釜的流场特征并进行对比分析。结果表明:转速改变,流体的速度和压力分布情况相同,仅仅是数值上有所改变,转速的增加使得搪玻璃温度计套表面所受压力增加;不同流体介质下,流体的流场有所差别,粘性较大的流体介质流场速度扩散相对要差,搪玻璃温度计套所受压力较小;对比3种不同搅拌形式(桨式、叶轮式和框式)下的流场发现,叶轮式搅拌器比桨式的流体速度扩散要好,框式搅拌器的流体速度分布最均匀,但是框式搅拌釜流场中搪玻璃温度计套所受压力也最大。     

多层搅拌式生物反应器内冷模和热模的传质特性

采用不同浓度的羧甲基纤维素钠（CMC）溶液替代菌丝发酵液进行两种桨型组合（三层平直叶圆盘涡轮,3PY和底层半圆管圆盘涡轮HY及上面两层三宽叶翼型轴流桨KCXu,HY+2KCXu）的功率消耗和体积氧传质系数研究。结果表明：相同功率下,低浓度CMC溶液中上翻操作的HY+2KCXu组合的传质能力更好,但是随着黏度的增加,两种组合的传质能力趋于相同。同时采用两种桨型组合进行黑曲霉产糖化酶的发酵实验,通过调节转速实现两种桨型下发酵罐内菌体的氧摄取速率相近,通过对产酶量、菌形、发酵液流变特性以及反应器内的传质能力对比研究发现：发酵过程中装有HY+2KCXu组合的罐内发酵液的表观黏度低于装有3PY组合的罐,HY+2KCXu罐内似乎更容易形成菌球,菌球的形成降低了发酵液的黏度,传质系数增大,从而提高了产酶效率。     

双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂

采用间苯二酚、双酚F与环氧氯丙烷共聚合成一种高性能的环氧树脂,研究了不同反应温度、反应时间、双酚F/间苯二酚比例等条件对共聚环氧树脂结构材料性能的影响,确定了合成条件。结果表明所制备的双酚F/间苯二酚共聚型环氧树脂粘度比单纯双酚F环氧树脂低,其热固化结构材料的韧性、耐热性和拉伸强度较纯双酚F和间苯二酚型环氧树脂有明显提高。其最佳合成条件为:醚化温度为80℃,醚化时间5h,加碱闭环温度为60℃,加碱速度为4g/10min。间苯二酚与双酚F质量为20∶80时共聚树脂的综合性能最佳。其粘度为2 1Pa·s,比单纯的双酚F环氧树脂下降了42%;玻璃化温度为165℃,比纯双酚F环氧树脂提高了20℃;拉伸强度为102 3MPa,比纯双酚F环氧树脂提高了27%;弯曲强度为113 6MPa,比单纯的双酚F环氧树脂下降了18%。     

搅拌槽中酯化反应热失控的CFD模拟

热失控是化工过程中常见的安全风险之一。在间歇釜式反应器中,桨叶的机械转动可以增强流体的循环流动、湍流强度、混合程度以及传热,进而有效防范热失控。防控效果与反应器结构和搅拌桨型密切相关。针对丙酸异丙酯酯化反应,采用计算流体力学模拟研究了桨型(Rushton桨、30o PBT桨及60o PBT桨)、转动方向和挡板对釜式反应器内温度演化的影响,从流动结构方面分析了原因。基于散度的失控判据比较了三种搅拌桨抑制热失控的能力,抑制能力为Rushton桨＞30° PBTD桨＞60° PBTD桨。本研究可为搅拌反应器热失控的优化设计提供一定的理论依据。     

新型行星式搅拌器开发及性能研究

介绍了新型行星式搅拌器的结构和设计原理。该新型搅拌器有一个传动轴和数个行星叶轮组成,行星轮自转的驱动力来自液体阻力,行星叶轮自转速度的大小与公转速度、公转半径和自转半径有关,而与行星叶轮高度无关;自转方向与公转方向相反。测试采用IKA EUROSTAR power control搅拌装置和Labword软件,试验介质为水和甘油。通过对搅拌器的搅拌性能试验研究发现,流体质点的轴向流线为高速螺旋线,主要流型为径向流和轴向流,因此,在主轴转速较低的情况下被搅拌液体亦可获得满意的混合效果。通过对试验数据分析处理,得到测试用行星式搅拌器的功率准数、混合时间数、排液量和循环量等搅拌性能曲线及经验公式。     

多功能大型宽叶搅拌桨

介绍MAXBLEND(MB)、FULLZONE(FZ)、SANMELER(SM)3种多功能大型宽叶搅拌桨的结构形式、在槽内产生的流动状态、混合特性、功率特性,以及液液系、固液系、气液系的分散特性。这些搅拌桨适用粘度10-3—100Pa·s,具有低能耗高效率的特点,在槽内产生的轴向的径向速度分布比较均匀,沿槽内壁轴向的传热系数也比较均匀,传热系数较高;在聚合、晶析操作中,有利于防止结垢,并且容易控制粒径的分布。