攪拌反應器中混合隔離區(qū)的存在是強化流體混合的主要障礙。打破攪拌槽中的對稱性流場結構,破壞混合隔離區(qū),可以提高流體混合效率。采用Matlab軟件編程計算最大Lyapunov指數（LLE）和多尺度熵（MSE）,比較了不同槳葉類型、柔性片長度、柔性片數量和槳葉離底高度以及轉速對流體混合的影響。結果表明,長短葉片復合型剛柔槳（RF-LSB）槳葉通過剛柔耦合錯位連接,柔性片的形變與隨機振動對流體的非穩(wěn)態(tài)擾動,使流場結構不穩(wěn)定性和不對稱性增強,強化了流體混合效果。當柔性片數量為3,攪拌轉速為90 r/min時,RF-LSB體系比剛性槳和剛柔槳體系的LLE值分別提高了20.22%和7.98%;三種體系[RF-LSB（柔性片數量為3）、剛性槳和剛柔槳體系]的混合時間（θm）與單位體積功耗（Pv）呈指數型關系,當Pv相同時,RF-LSB（柔性片數量為3）的θm最小,表明RF-LSB（柔性片數量為3）更有利于流體混沌混合。 

【文章來源】：化工學報. 2020,71(11)北大核心EICSCD

【文章頁數】：10 頁

【部分圖文】：

攪拌實驗裝置

攪拌槳類型對θm的影響

從圖7可知，在等轉速、等單位體積功率時，長短葉片復合型剛柔槳（n=3）體系LLE最大，說明其對強化流體混沌混合更有效。對比圖7(a）、（b）可知，三種體系在等轉速時其LLE變化趨勢基本一致，在等單位體積功率時LLE變化趨勢較為不一致，因此為便于清晰明了分析數據，后續(xù)因素對LLE的影響分析均在等轉速條件下進行。從圖7(a）可以看出，當N=90 r/min時，剛性槳體系LLE為0.0450，剛柔槳體系為0.0501，而長短葉片復合型剛柔槳（n=3）體系LLE達到0.0541，相對于剛性槳體系和剛柔槳體系，長短葉片復合型剛柔槳（n=3）體系LLE分別提高了20.22%和7.98%。從圖7(b）可知，當Pv<200 W/m3時，剛性槳體系的LLE大于剛柔槳，而長短葉片復合型剛柔槳（n=3）在相同單位體積功耗時的LLE最大。分析原因認為，長短葉片復合型剛柔槳（n=3）通過上下層錯位槳葉和長短葉片結構誘發(fā)非對稱性流場和改變槳葉能量傳遞形式，通過剛性葉片與柔性葉片的關聯(lián)耦合，柔性葉片在槳葉旋轉過程中與不穩(wěn)定性流體流場的相互作用，促使柔性片在流體中隨機振動以及形變，進而使隔離區(qū)流場邊界失穩(wěn)，使流體進入非穩(wěn)態(tài)，破壞隔離區(qū)，提高了流體混合效果[19,23]。圖7(a）插圖為轉速90～210 r/min范圍內攪拌槳類型對LLE的影響，當N>110 r/min時，繼續(xù)增大轉速，LLE減小且實驗結論與90～110 r/min時基本一致，因此本文在轉速為30～110 r/min范圍內對實驗結果進行討論分析。圖6 三種體系θm隨Pv的變化

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]剛柔組合攪拌槳增強混合澄清槽內流體宏觀不穩(wěn)定性[J]. 劉作華,唐巧,王運東,孫瑞祥,鄭雄攀,陶長元.  化工學報. 2014(01)
[8]剛柔組合攪拌槳強化攪拌槽中流體混沌混合[J]. 劉作華,陳超,劉仁龍,陶長元,王運東.  化工學報. 2014(01)

碩士論文
[1]長槳短葉片復合攪拌槳釜內流動特性和放大過程氣液傳質性能研究[D]. 潘翔.東南大學 2017



本文編號：3368570