傳統(tǒng)攪拌反應(yīng)器普遍使用剛性槳進(jìn)行機(jī)械攪拌,導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)容易產(chǎn)生混合隔離區(qū)而降低流體混合效率。采用多流場(chǎng)耦合誘發(fā)混沌現(xiàn)象,促使更多流體進(jìn)入混沌狀態(tài),是提高流體混合效率的有效途徑之一。結(jié)合Matlab軟件編譯PJ-RF-RT體系中的壓力脈動(dòng)信號(hào)得到最大Lyapunov指數(shù)（LLE）與多尺度熵（MSE）,探究不同脈沖周期下占空比、槳型、柔性槳葉厚度、槳離底高度及脈沖空氣射流量對(duì)攪拌反應(yīng)器內(nèi)流體混沌混合的影響,同時(shí),對(duì)比分析了槳型、射流類型、氣流量對(duì)體積氧傳質(zhì)系數(shù)KLa的影響。研究結(jié)果表明,在脈沖周期T=0.4 s,占空比D=80%時(shí),RF-RT槳體系較R-RT槳體系的LLE增大了11.58%,且RF-RT體系的MSE顯著高于R-RT槳體系,表明脈沖射流剛?cè)峤M合槳體系能更好地誘發(fā)流體混沌,增大流體混合效率,均化體系能量分布。此外,脈沖射流耦合RF-RT槳體系增強(qiáng)了流體的湍流特性,促使液膜厚度減小,強(qiáng)化了傳質(zhì),在單位體積功耗Pv=360 W/m3時(shí),PJ-RF-RT體系的KLa較PJ-R-RT提高了13.46%,PJ-R-RT體系的KLa較SJ-R-RT提高了11.86%。 

【文章來源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)用槳葉類型

熵是衡量物質(zhì)混亂程度的一個(gè)指標(biāo)，反映了空間中能量分布的均勻程度，能量分布得越均勻，熵值越大。隨著對(duì)熵認(rèn)識(shí)的不斷深入，Costa等[27]提出了多尺度熵（MSE），并計(jì)算了時(shí)間序列在多個(gè)尺度上的熵值。多尺度熵計(jì)算了時(shí)間序列在不同尺度上的樣本熵值，體現(xiàn)了時(shí)間序列在多尺度上的不規(guī)則程度，具有較好的抗噪、抗干擾能力，對(duì)時(shí)間序列的分析更具系統(tǒng)性。因此本文通過計(jì)算壓力脈動(dòng)時(shí)間序列信號(hào)，分析攪拌系統(tǒng)內(nèi)的多尺度熵來探究脈沖射流耦合機(jī)械攪拌體系中的能量分布規(guī)律。2.2.1槳葉類型對(duì)MSE的影響

圖11對(duì)比分析了N=90 r/min、脈沖周期T=0.4 s、占空比D=80%時(shí)RF-RT柔性槳葉厚度對(duì)MSE的影響。由圖11可知，隨著柔性槳葉厚度的增大，體系的MSE呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)柔性槳葉厚度為F/45時(shí)，體系的MSE最大，表明柔性槳葉厚度為F/45時(shí)，攪拌槽內(nèi)的整體能量分布達(dá)到了一個(gè)較好的分布狀態(tài)，此時(shí)RF-RT槳與脈沖空氣流的協(xié)同強(qiáng)化流體混合的能力更強(qiáng)，RF-RT槳柔性槳葉的隨機(jī)振動(dòng)與脈沖空氣射流的強(qiáng)擾動(dòng)能力促使攪拌槳周圍的流體呈現(xiàn)出高湍動(dòng)的狀態(tài)，而高湍動(dòng)的流體會(huì)對(duì)攪拌槽內(nèi)其他流體進(jìn)行大范圍擾動(dòng)，使得更多流體粒子做無規(guī)性運(yùn)動(dòng)，有效破壞了攪拌槽內(nèi)高度規(guī)律和重復(fù)性的擬序結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)流體整體能量分布更加均勻，體系MSE較大。當(dāng)RF-RT柔性槳葉厚度較小時(shí)（小于F/45），隨著柔性槳葉厚度的增大，柔性槳對(duì)流體的實(shí)際掃略區(qū)增大，槽內(nèi)流體能量分布更加均勻，體系MSE增大；當(dāng)RF-RT柔性槳葉厚度較大時(shí)（大于F/45），柔性槳葉厚度的增大減弱了其隨機(jī)振動(dòng)能力，使得柔性槳與射流耦合強(qiáng)化流體混合作用減弱，槽內(nèi)流體能量均勻性降低，體系MSE呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。圖1 1 柔性槳葉厚度對(duì)MSE的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3037019