固液兩相機(jī)械攪拌是化工過(guò)程的一種常見(jiàn)單元操作,對(duì)強(qiáng)化物料之間的混合有著重要作用,其工業(yè)應(yīng)用十分廣泛。目前,關(guān)于固液兩相攪拌槽內(nèi)的研究主要針對(duì)液相流場(chǎng)的特性和顆粒濃度及速度特性分析,對(duì)該類攪拌槽內(nèi)固液混合特性的研究較少。為了提高對(duì)固液混合的相關(guān)認(rèn)知,因此,本文利用平面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)技術(shù)可視化實(shí)驗(yàn)手段對(duì)攪拌槽內(nèi)不同工況下固液兩相的混合特性開(kāi)展研究工作。實(shí)驗(yàn)中連續(xù)相為1:1配比的蔗糖水溶液。固相是配比為3:1:1的PVPK30、甘露醇、蔗糖的混合物,采用物理壓片法和溶融法制成圓柱狀顆粒,攪拌槽是邊長(zhǎng)120 mm立方體結(jié)構(gòu),槳型為標(biāo)準(zhǔn)Rushton渦輪槳。通過(guò)改變槳葉操作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)的雷諾數(shù),槳葉雷諾數(shù)范圍為73至450。本文利用PLIF技術(shù)研究了雷諾數(shù)和槳葉相位角等參數(shù)對(duì)槳葉啟動(dòng)和操作過(guò)程中混合特性的影響規(guī)律,并使用粒子圖像測(cè)速(PIV)技術(shù)對(duì)典型流場(chǎng)特性進(jìn)行了測(cè)試。本文研究表明,槳葉啟動(dòng)過(guò)程中槽底附近的流體規(guī)則向槽中心及輪轂正下方運(yùn)動(dòng)。當(dāng)Re≥323時(shí),該流型和混合是無(wú)規(guī)則分布。以槳葉中心所在水平面為分界面,當(dāng)Re≤290時(shí),混合主要集中在該分界面下方的區(qū)域,分界面上下方流體發(fā)生混合的概率小,速度慢。葉片周期性轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引起葉端射流方向和角度的變化,進(jìn)而促進(jìn)分界面上下方物料的混合。當(dāng)Re≥295時(shí),豎直截面內(nèi)的分界面現(xiàn)象消失,全槽范圍內(nèi)的混合速率加快,但在靠近槽底和槽頂部的區(qū)域仍然是混合的低速區(qū)。針對(duì)層流工況下攪拌槽內(nèi)的流場(chǎng)特性的PIV實(shí)驗(yàn)和CFD數(shù)值模擬表明,兩者的速度分布場(chǎng)吻合良好,為進(jìn)一步使用CFD方法開(kāi)展混合特性研究奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ027.2
【部分圖文】：

圖１－１固液兩相間的傳質(zhì)機(jī)理舉例??－

圖１－２宏觀混合和微觀混合示意圖??－

圖１－３典型ＬＩＦ技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｙｐｉｃａｌ?ＬＩＦ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｔｅｓｔ?ｓｙｓｔｅｍ??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2893633