错位Rushton桨气液分散特性和传质性能实验研究

为了强化标准Rushton桨的气液搅拌性能,设计错位Rushton桨.通过气液搅拌实验,分析不同搅拌转速和通气流量条件下,两种搅拌桨的气液分散特性、传质性能和通气搅拌功率.采用流场可视化技术,观察搅拌槽内气泡分布状态.利用图像处理技术获取气泡尺寸,使用亚硫酸盐氧化法测试气液间氧体积传质系数.研究结果表明,与标准桨相比,错位桨轴向搅拌范围大,搅拌槽内的气泡分布均匀,气泡尺寸较小.在一定操作范围内,使用错位桨可以有效地提高气液传质速率,加快气体溶解速度.在相同的操作条件下,错位桨搅拌功率略低,通气后的功率下降幅度稍小,载气性能强,更适用于气液搅拌操作.     

错位Rushton桨气液分散特性和传质性能实验研究

为了强化标准Rushton桨的气液搅拌性能,设计错位Rushton桨.通过气液搅拌实验,分析不同搅拌转速和通气流量条件下,两种搅拌桨的气液分散特性、传质性能和通气搅拌功率.采用流场可视化技术,观察搅拌槽内气泡分布状态.利用图像处理技术获取气泡尺寸,使用亚硫酸盐氧化法测试气液间氧体积传质系数.研究结果表明,与标准桨相比,错位桨轴向搅拌范围大,搅拌槽内的气泡分布均匀,气泡尺寸较小.在一定操作范围内,使用错位桨可以有效地提高气液传质速率,加快气体溶解速度.在相同的操作条件下,错位桨搅拌功率略低,通气后的功率下降幅度稍小,载气性能强,更适用于气液搅拌操作.     

不同组合桨搅拌器搅拌特性的数值研究

采用Fluent软件的多重参考系(MRF)及标准k-ε湍流模型,针对双层平直桨叶、双层45°折叶涡轮桨和两者组合搅拌桨这3种搅拌桨,研究了不同桨叶类型搅拌槽内的流动混合特性和加料位置,结果表明:45°折叶涡轮桨和平直叶桨的上下组合桨可以增强搅拌器内流体的上下湍动,促进混合,其搅拌功率较双层平直叶桨下降37.91%,混合时间减少50.48%;选择上层桨叶尖端加料可以缩短搅拌器内液体的混合时间,提高搅拌效率.     

带导流筒无挡板搅拌槽搅拌功率的实验研究

针对全容积充满操作的搅拌反应器设计,在带导流筒无挡板的有机玻璃搅拌槽内,采用避免气体自吸的充液排气法,通过轴上扭矩法测量无自吸气体干扰的搅拌功率数据,考察了搅拌转速、气体分布器型式及位置、进气量、桨型和湍动程度对搅拌功率的影响。研究结果表明,导流筒的存在导致搅拌功率增加;随着搅拌转速的增加,Rushton桨和PBTD桨的扭矩和搅拌功率均增大,且Rushton桨的搅拌功率大于PBTD桨的搅拌功率;气体分布器型式及位置对搅拌功率的影响很小;通气条件下PBTD桨和Rushton桨的功率均出现降低,PBTD的功率在通气条件下降低更显著;2种搅拌桨的功率准数在湍动程度剧烈的高雷诺数条件下趋于常数。     

Rushton搅拌釜气含率分布CT彩色数字成像模型研究

为了建立和实现137Cs γ射线CT(computed tomography)测量Rushton气液搅拌釜气含率分布彩色数字成像模型,根据137Cs发射γ射线信号和探测器接受信号的Poisson分布模型和气液两相流体吸收衰减辐射信号的二项分布模型,在给出接受信号实验样本空间条件下,采用最大似然参数估计法,对容器断面气液...     

自吸式四氟乙烯聚合釜气液传质特性的研究

本文采用纯氧物理吸收法在立式圆筒形釜中测定了气液容积传质系数K_La,也测量了功率。研究了不同桨型、不同桨间距的双层桨对K_La的影响、结果表明:(1)在H/D=1.8(纯水体系)的釜中,双层桨的K_La明显大于单层桨的K_La、双层桨中,由吸入剪切型平桨A_2和循环悬浮型三叶后掠式斜桨组成的双层桨为最佳;(2)最佳安装位置是:a=360、b=190。此时,其K_La是平均值的1.2倍。得到一K_La与N~*和△h的关联式。(3)功耗与转速成线性关系,双层桨的功耗为最小。所以,双层桨作为聚四氟乙烯生产的搅拌桨是最佳的。     

抛射式双轴混合制粒机混合机理及参数优化

通过固体颗粒在高速混合器内进行的搅拌混合的试验,研究了混合器内各结构参数与混合效果的关系,如筒体直径、主搅拌桨离筒底的间隙、主辅搅拌桨间距、辅搅拌桨离筒底的距离;分析了混合效果与各结构参数及操作参数的关系.通过固定1个物料体系,进行3因素(主搅拌桨转速、辅搅拌桨转速、混合时间)3水平的正交试验.找出最佳混合参数组合,给出最适混合转速及最适混合时间.此型混合机与传统的混合装置相比大大缩短了混合时间,提高了混合效率、降低能耗.同时还具备制粒、干燥的功能.     

涡轮桨变速搅拌槽内湍流混合的实验研究

以NaCl颗粒在水中的溶解为例,对湍流状态下周期性变速旋转的（改变桨叶转向或速度大小,分别称为周期性换向搅拌和周期性依时搅拌）Rushton桨搅拌槽内的混合特性进行了实验研究,并与稳速搅拌进行了对比。实验过程中测量了不同搅拌模式、不同桨叶安装高度时颗粒的溶解时间,结果证明,搅拌槽底部的流型对NaCl的溶解有重要影响;桨叶安装高度对溶解速度的影响不大,周期性依时搅拌时的溶解时间比稳速搅拌时稍短,而周期性换向搅拌则能明显加快溶解速度,提高混合效率。     

无挡板搅拌槽的固液悬浮特性

采用PC-6D浓度测量仪研究了无挡板Rushton桨搅拌槽内石英砂-水两相体系的固液悬浮过程,测量了不同桨叶安装高度和桨径比时的临界悬浮转速,分析了桨叶安装高度、桨径比以及搅拌转速对固相浓度分布和功率消耗的影响。结果表明,无挡板时的临界悬浮转速和功率准数比有挡板时小,且随桨叶安装高度的增大而增大,随桨径比的增大而减小;对于无挡板固液悬浮,C=T/5、D=T/3时的悬浮性能最好,增大桨径比和搅拌转速均不能明显改善固液悬浮效果。     

气液搅拌槽内气泡尺寸与局部气含率的CFD模拟

采用在欧拉-欧拉双流体模型的基础上耦合气泡数密度（BND）函数模型,引入气泡破碎和聚并函数,对双层组合桨气液搅拌槽内的气泡尺寸和局部气含率进行了计算流体力学（CFD）模拟,同时采用双电导电极探针法对搅拌槽内局部气液分散特性进行了实验测量,并和CFD模拟结果进行了对比.结果表明：较高通气量条件下搅拌槽内气泡尺寸和局部气含率分布很不均匀,气泡尺寸在叶轮排出流区较小,且沿着排出流方向逐渐增大;在两桨间区域和上层桨以上区域气泡以聚并为主;局部气含率在循环涡涡心、叶轮和挡板后部较高,叶片后部存在明显气穴.     

翼型桨在聚苯乙烯工艺中的应用开发

翼型桨是新一代高效桨叶。该项研究将这类桨叶应用于聚苯乙烯工艺之中, 通过冷漠试验、热态试验以及工业试验最终确定此类桨型在聚苯乙烯反应釜中的较优结构条件和操作条件, 从而实现了对国产聚苯乙烯工业装置的改造, 达到使聚苯乙烯粒径分布集中的目的。     

长短叶片半开式离心叶轮内部流动的数值模拟

为了分析分流叶片对于半开式离心叶轮内部流动的影响，对轴向间隙为1.1 mm的4长叶片和4长4短叶片的两种半开式低比转速高速离心叶轮进行了研究.采用S A湍流模型和雷诺时均N-S方程，对叶轮内部的流动进行了三维紊流数值计算和分析；并对离心泵进行了试验研究.数值计算结果表明，分流短叶片可以改善叶轮内部的流动；两个叶轮内部的静压力都由叶片进口到出口逐渐升高，等静压曲线几乎是沿圆周方向的；具有分流叶片的叶轮出口的压力系数较高.实验结果表明，具有分流叶片的叶轮离心泵的扬程和效率较高，说明分流叶片可以提高离心泵的性能.     

对旋风机非定常湍流计算及整机压力脉动分析

利用Realizable k-ε湍流模型对某对旋风机进行了全流道非定常湍流计算,预测了前后两级叶轮附近两对动-静干涉面以及一对动-动干涉面上压力脉动的频域分布情况,分析了压力脉动沿干涉面径向的传播变化规律.分析结果表明,后级叶轮叶片对叶轮区域压力脉动的影响要远大于前级叶轮.分析结果可以作为对旋风机叶轮部分气动噪声预估的参考依据.     

双层组合桨中心及偏心搅拌三维流场的数值模拟

利用计算流体力学的方法,采用Laminar层流模型对双层六直斜叶交替组合桨在甘油与水的混合物中进行中心及偏心搅拌的三维流场进行数值计算,得到了组合桨以恒转速200r/min在搅拌槽内转动时所产生的3种不同流场结构,对比分析了速度矢量图、速度云图以及轴向、径向和周向速度分布曲线,为层流搅拌槽的设计和实际应用提供了依据。     

偏心轴搅拌槽内的层流流场特性

针对搅拌槽内处理层流状态下高黏度流体时混合效率偏低的现象,提出一种偏心轴(轴结构为曲轴)搅拌方式。首先以纯度为99%的甘油为介质,传统的二叶平桨为研究对象,对直径0.3 m的搅拌槽内的层流流场进行数值研究。中心搅拌时速度模拟结果与试验结果对比,验证了所建模型及模拟方法的可靠性。研究发现,与中心搅拌相比,偏心搅拌和偏心轴搅拌所产生的流场结构是非对称的;相同转速下,偏心轴搅拌相比中心搅拌时流体的槽内整体的体积加权平均速度增大了约68%,功率准数比中心搅拌增加了约15.3%;偏心轴搅拌对槽内速度的提升,扩大了流体扰动范围,对提高槽内流体混合效率具有一定的优势。     

偏心轴搅拌槽内的层流流场特性

针对搅拌槽内处理层流状态下高黏度流体时混合效率偏低的现象,提出一种偏心轴(轴结构为曲轴)搅拌方式。首先以纯度为99%的甘油为介质,传统的二叶平桨为研究对象,对直径0.3 m的搅拌槽内的层流流场进行数值研究。中心搅拌时速度模拟结果与试验结果对比,验证了所建模型及模拟方法的可靠性。研究发现,与中心搅拌相比,偏心搅拌和偏心轴搅拌所产生的流场结构是非对称的;相同转速下,偏心轴搅拌相比中心搅拌时流体的槽内整体的体积加权平均速度增大了约68%,功率准数比中心搅拌增加了约15.3%;偏心轴搅拌对槽内速度的提升,扩大了流体扰动范围,对提高槽内流体混合效率具有一定的优势。     

搅拌容器内氧气非均相传质过程的数值模拟

着重考察了搅拌器类型以及搅拌转速对氧气动态传质过程的影响,通过采用计算流体力学 (computational fluid dynamics,CFD) 对氧气动态传质过程进行了数值模拟,同时结合实验,对模拟结果进行了验证.结果表明,（1）采用Fluent软件并结合用户自定义方程（user defined function,UDF）能够很好地模拟出实际搅拌器内流场分布,模拟结果与采用粒子成像技术（particle image velocity,PIV）的实验测量结果相符;（2）采用氧气传质模型能预测氧气在搅拌器内的动态传质过程,同时氧气浓度与溶解时间的对数关系式能较好描述试验搅拌器内氧气动态传质过程;（3）在相同搅拌速度下,圆盘涡轮式搅拌器产生的湍流动能分布范围要大于桨式搅拌器产生的湍流动能,而且湍流动能分布更均匀,湍流强度更大.因此采用圆盘涡轮式搅拌器有利于增强氧气传质过程的进行;（4）在搅拌器类型相同时,随着转速的增加,容器内溶解氧浓度随之增加;圆盘涡轮式搅拌器比桨式搅拌容器内溶解氧的浓度要高,圆盘涡轮式搅拌器更有助于氧气的传质.