组合桨搅拌槽内非牛顿流体的气液分散特性

采用Brookfield黏度仪测量了质量分数为0.5%,1.0%,1.5%的羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液在298.15 K的流变特性。在直径为0.48 m的平底搅拌槽中,对搅拌槽内不同的3层组合桨的气液二相的分散特性进行了实验研究,考察了非牛顿流体浓度、桨型组合、通气量和搅拌转速对通气功率、相对功率和气含率的影响规律。结果表明:CMC水溶液为假塑性流体,幂律方程能很好地关联其流变特性。在相同操作条件下,随着浓度的增加气含率减小,功率消耗增加;在相同的功率输入时,下压桨型组合的气含率更高。相对功率(PG/P)、气含率关联式等研究结果对非牛顿流体的气液搅拌器设计和操作具有一定参考价值。     

多层桨搅拌槽内的液-液分散特性

在直径为0．476m的椭圆底圆柱形搅拌槽内,以水／航空煤油及水／环己烷为实验体系,研究了Rushton涡轮式搅拌桨(RT-6)、六半椭圆管涡轮式搅拌桨(HEDT)、折叶轴流式搅拌桨及翼形轴流式搅拌桨(CBY)的6种不同组合桨的液-液分散特性,用取样法测定了分散相体积分数的轴向分布及体系澄清时间。结果表明,组合桨中的底桨在液-液分散中发挥了主要作用。单位体积输入功率相同时,底桨为CBY的组合桨进行液-液分散后,液滴的平均滴径最小,体系澄清时间较长;底桨为HEDT的组合桨的分散效果次之;底桨为RT-6的组合桨因滴径分布较宽,虽然平均滴径最大,但澄清时间也较长。     

搅拌槽内多层组合桨对液-液分散特性的影响

以水-煤油及水-环己烷为体系,研究Rushton涡轮桨(RT),半椭圆管涡轮(HEDT)及翼形轴流式桨(CBY)的6种不同组合桨的液-液分散特性。测定了不同输入功率时分散相体积分率沿轴向及径向的分布。结果表明:当搅拌槽内液位与槽径之比达1.5,在相同输入功率时,三层桨的液液分散性能优于两层桨,功率准数较低的CBY组合桨在输入功率0.8kW/m~3时,槽内的轴向及径向分散相体积分率达到稳定的均匀分布。而功率准数较大的RT组合桨需要在输入功率1.8kW/m~3才能达到槽内分散相的均匀分布。     

双层组合桨搅拌槽内气液微观分散特性

采用双电导电极探针法对双层组合桨搅拌槽内气液相界面积特性进行了实验研究,考察了通气量、搅拌转速和桨组合对槽内相界面积的影响。结果表明:对于上层桨为上翻斜叶桨和下层桨为凹叶桨的组合,随着通气量的增加,搅拌槽内大部分区域的相界面积增大,但在槽底区域减小。随着搅拌转速的增加,在叶轮区域的相界面积增加明显,而在槽底和液面区域基本不变化。上下层桨的分散能力和气体分布器结构和操作条件密切相关。对于近壁管式气体分布器搅拌槽,在较低通气量下,上层桨对气液分散起着主要作用,而在高通气量下,下层桨的作用增强,起主要作用。带圆盘的搅拌桨对气体具有良好的阻缓作用,不同气速下均具有优异的气液分散能力。     

不同叶片形状盘式涡轮搅拌桨的气-液分散特性

在直径为0.48 m的椭圆底搅拌槽中,采用包括半椭圆(HEDT)及抛物线(PDT)形叶片的4种盘式涡轮桨,研究了叶片形状对气液两相体系中临界分散、通气功率和气含率的影响. 结果表明,由载气到气泛测得的泛点比气泛到载气测得的泛点明显滞后;比较相同条件下PDT桨与HEDT桨的通气功率和气含率,相同通气准数时,PDT桨的相对功率消耗(Pg/P0)较高,通常大于0.75,且受通气量影响较小;功率消耗相同时,在较宽气量范围内PDT的气含率较HEDT高约5%. PDT桨在相同气量时达到气液分散所需的功率略低,推荐用于工业气液搅拌反应器中.     

多层桨搅拌槽内气-液两相局部气含率研究

在直径0.48 m的椭圆底搅拌槽中,研究了以半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨、上两层为四叶翼型轴流桨下压操作(WHD)的组合桨(HEDT+2WHD)在搅拌槽内沿径向和轴向的局部气含率分布及不同表观气速对局部气含率的影响.局部气含率沿轴向分布比较均匀,仅在底桨附近有一个极大值,其它位置局部气含率差异较小.随着表观气速增...     

半椭圆管盘式涡轮搅拌桨气-液分散特性

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽中,采用半椭圆管盘式涡轮桨,研究桨径与槽径比D/T变化(分别为0.28, 0.33, 0.4及0.5)对气液两相体系中临界分散、通气功率和气含率的影响. 结果表明,对于D/T较小的搅拌桨,采用由载气到气泛测得的泛点比气泛到载气测得的泛点明显滞后,但随D/T增大泛点滞后现象消失;在相同通气量下,D/T对相对功率需求(Pg/P0)的影响不大;功率消耗相同时,低通气量时气含率随D/T增大略有增大,但高通气量时恰好相反. 研究结果及泛点、通气功率、气含率关联式对工业气液搅拌反应器设计操作具有参考价值.     

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.     

上浮颗粒特性对三相搅拌槽内固-液悬浮及气-液分散的影响

在直径为0.476m(T)的椭圆底有机玻璃搅拌槽中,采用作者此前研究优选的多层组合桨(HEDT WHD WHU),分别选用粒径在0.5至4mm、密度范围在900至955kg(m(3的聚丙烯(PP)颗粒及粉料、低密度聚乙烯(LDPE)颗粒、高密度聚乙烯(HDPE)颗粒作为上浮固体,操作液位为1.5～1.8T,研究了颗粒特性及操作液位对空气-水-上浮固体三相体系的固-液悬浮及气-液分散性能的影响.结果表明:对于同种颗粒,其表面状态对悬浮特性有较大的影响,颗粒表面因含有少量残余溶剂而呈现部分憎水特性时,达到液面处颗粒停留时间不大于1～2秒的临界悬浮状态所需搅拌转速及输入功率显著增加;此时减少上层桨与液面的距离对降低临界悬浮转速及功率有较大贡献.当颗粒种类不同,表面状态及粒径相近时,液固密度差越大,所需悬浮转速越高;但相同输入功率及表观气速时的气含率相差不大.液固密度差相近时,颗粒越小越易被悬浮,但颗粒越小浓度增加使三相体系的气含率降低的幅度越大.对于不同颗粒所得气含率关联式及悬浮特性研究结果可为工业气液固搅拌槽/反应器的优化设计提供参考.     

多层桨搅拌槽内非常温体系局部气含率分布

引　言局部气含率是气 -液分散的重要特征参数 ,它广泛应用于反映器的分析、选择及设计 .局部气含率与槽内的流型密切相关 ,它能够反映槽内局部的分散及传质特性 ,因此受到研究者的广泛关注[1] .由于受测试手段的限制 ,仅有部分学者对常温下单层桨通气搅拌槽进行了研究[2～ 6] ,而对于工业中广泛应用的多层桨搅拌槽则研究甚少 .许多工业过程是在较高的温度下进行的 ,而已有的研究几乎都是在常温下进行 ,忽视了液体的温度对气 -液两相体系流体力学性能的影响 .常温下的气 -液分散体系 (气体 -常温液体 )主要常见于耗氧性生物发酵、水处理等工…     

电解质对搅拌反应器中气-液分散特性的影响

在直径为0.48 m的椭圆底搅拌槽中,采用以半椭圆管盘式涡轮桨为底桨、上提操作的宽叶翼形桨为中、上层桨的三层组合桨,研究了硫酸钠溶液浓度对搅拌功率和气含率等气液分散特性的影响. 结果表明,相对功率需求(Pg/P0)随硫酸钠溶液浓度升高而下降,但当其浓度大于0.2 mol/L时,Pg/P0几乎不再随浓度变化而变化. 随体系温度升高,Pg/P0上升,但上升幅度略小于去离子水体系. 气含率随硫酸钠溶液浓度增加而提高,但增幅逐渐减缓,硫酸钠浓度为0.5 mol/L时气含率比去离子水体系增大约47%. 随温度升高,气含率有所下降,温度由24℃升至68℃,非凝并体系中整体气含率平均减小11%,而在凝并体系中减小约40%.     

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.     

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。     

多层新型桨搅拌槽内气-液两相流动的实验与数值模拟

对三层新型组合桨气-液两相搅拌槽内的流体流动进行了实验研究,并采用计算流体力学(CFD)的方法对气-液两相搅拌槽的通气搅拌功率、流场、局部气含率及总体气含率进行了数值模拟,数值模拟采用了欧拉-欧拉方法,数值模拟结果与实验值吻合良好,同时考察了通气流量和搅拌转速对通气搅拌功率和气含率的影响规律. 研究结果表明,欧拉-欧拉方法能较好地模拟搅拌槽内气-液两相流的流动状况.     

不通气的沸腾汽-液-固三相搅拌槽中的汽液分散和固体悬浮

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽中,采用直径为0.238 m的单层六叶深凹叶盘式涡轮桨(HEDT),在液位为0.5 m的全挡板条件下研究了沸腾状态下,蒸汽、去离子水和玻璃珠组成的汽-液-固体系中搅拌功率、气含率及固体颗粒完全离底悬浮特性,并与常温通空气三相体系进行对比.研究结果表明,沸腾条件下的流体动力学性能与常温通气体系相比存在较大差异.在沸腾条件下,搅拌功率消耗随着搅拌转速的增加有所下降,但HEDT桨具有较高的载气能力,即使在高叶端线速度下,相对功率消耗(RPD)仍能保持在较高的水平;沸腾体系的气含率随单位质量流体输入功率的增加表现出先增后减的规律,即存在气含率的极大值,蒸汽成核位置和固体颗粒悬浮特性随搅拌功率增加而改变是造成上述行为的主要原因;沸腾体系中的气含率远远低于常温通空气体系.临界悬浮搅拌转速(NJSG)随固相体积分率的增加略有增加;沸腾体系中蒸汽量的变化对NJSG影响远小于常温通气体系.研究结果对于工业沸腾态三相搅拌反应器的设计和操作具有一定的参考价值.     

基于离散颗粒法模拟搅拌釜气含率分布

The discrete particle method was used to simulate the distribution of gas holdup in a gas-liquid standard Rushton stirred tank. The gas phase was treated as a large number of bubbles and their trajectories were tracked with the results of motion equations. The two-way approach was performed to couple the interphase momentum exchange. The turbulent dispersion of bubbles with a size distribution was modeled using a stochastic tracking model, and the added mass force was involved to account for the effect of bubble acceleration on the surrounding fluid. The predicted gas holdup distribution showed that this method could give reasonable prediction comparable to the reported experimental data when the effect of turbulence was took into account in modification for drag coefficient.