攪拌反應(yīng)器中混合隔離區(qū)的存在是強(qiáng)化流體混合的主要障礙。打破攪拌槽中的對稱性流場結(jié)構(gòu),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(jì)算最大Lyapunov指數(shù)（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(shù)量和槳葉離底高度以及轉(zhuǎn)速對流體混合的影響。結(jié)果表明,長短葉片復(fù)合型剛?cè)針≧F-LSB）槳葉通過剛?cè)狁詈襄e(cuò)位連接,柔性片的形變與隨機(jī)振動對流體的非穩(wěn)態(tài)擾動,使流場結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性和不對稱性增強(qiáng),強(qiáng)化了流體混合效果。當(dāng)柔性片數(shù)量為3,攪拌轉(zhuǎn)速為90 r/min時(shí),RF-LSB體系比剛性槳和剛?cè)針w系的LLE值分別提高了20.22%和7.98%;三種體系[RF-LSB（柔性片數(shù)量為3）、剛性槳和剛?cè)針w系]的混合時(shí)間（θm）與單位體積功耗（Pv）呈指數(shù)型關(guān)系,當(dāng)Pv相同時(shí),RF-LSB（柔性片數(shù)量為3）的θm最小,表明RF-LSB（柔性片數(shù)量為3）更有利于流體混沌混合。 

【文章來源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

攪拌實(shí)驗(yàn)裝置

攪拌槳類型對θm的影響

從圖7可知，在等轉(zhuǎn)速、等單位體積功率時(shí)，長短葉片復(fù)合型剛?cè)針╪=3）體系LLE最大，說明其對強(qiáng)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(zhuǎn)速時(shí)其LLE變化趨勢基本一致，在等單位體積功率時(shí)LLE變化趨勢較為不一致，因此為便于清晰明了分析數(shù)據(jù)，后續(xù)因素對LLE的影響分析均在等轉(zhuǎn)速條件下進(jìn)行。從圖7(a）可以看出，當(dāng)N=90 r/min時(shí)，剛性槳體系LLE為0.0450，剛?cè)針w系為0.0501，而長短葉片復(fù)合型剛?cè)針╪=3）體系LLE達(dá)到0.0541，相對于剛性槳體系和剛?cè)針w系，長短葉片復(fù)合型剛?cè)針╪=3）體系LLE分別提高了20.22%和7.98%。從圖7(b）可知，當(dāng)Pv<200 W/m3時(shí)，剛性槳體系的LLE大于剛?cè)針�，而長短葉片復(fù)合型剛?cè)針╪=3）在相同單位體積功耗時(shí)的LLE最大。分析原因認(rèn)為，長短葉片復(fù)合型剛?cè)針╪=3）通過上下層錯(cuò)位槳葉和長短葉片結(jié)構(gòu)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(guān)聯(lián)耦合，柔性葉片在槳葉旋轉(zhuǎn)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(jī)振動以及形變，進(jìn)而使隔離區(qū)流場邊界失穩(wěn)，使流體進(jìn)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(zhuǎn)速90～210 r/min范圍內(nèi)攪拌槳類型對LLE的影響，當(dāng)N>110 r/min時(shí)，繼續(xù)增大轉(zhuǎn)速，LLE減小且實(shí)驗(yàn)結(jié)論與90～110 r/min時(shí)基本一致，因此本文在轉(zhuǎn)速為30～110 r/min范圍內(nèi)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論分析。圖6 三種體系θm隨Pv的變化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3368570