微觀混合是化學工業(yè)中的常見現(xiàn)象,一般指物料從湍流分散后的最小粘性渦尺度（Kolmogorov尺度）到分子尺度的均勻化過程。微觀混合過程對于快速反應體系至關重要。如果微觀混合速率慢于化學反應本征速率,物料就有可能來不及均勻分散而反應已經(jīng)完成,從而導致副反應頻繁發(fā)生,最終對反應收率、轉化率、選擇性及產(chǎn)品質量等產(chǎn)生重要影響。如何深入研究微觀混合過程的機理并構建相應的理論模型一直是國際化學工程領域中的重點和難點。本文通過分析前人工作,認為已有微觀混合模型假定“流體微元間的碰撞頻率為常數(shù)”不具普適性。因此本文基于流體微元間發(fā)生碰撞作用的流體力學原理,從碰撞頻率方程的推導出發(fā),采用統(tǒng)計學方法,對流體微元在反應器內(nèi)的混合行為建立了帶有隨機參數(shù)的群體平衡框架,并用標準矩方法進行求解,結合流體微元的物理行為,用累積量-忽略封閉法對未封閉的化學反應項進行封閉處理,得到了一個用于描述流體微元間聚并-分散過程的微觀混合模型,并分別對單一反應、平行-競爭反應、串聯(lián)-競爭反應體系建立了基于群體平衡框架的微觀混合模型數(shù)學表達式。不同于前人模型,本文將基于群體平衡框架的微觀混合模型推廣應用于更多的實驗對照,驗證了模型... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

流體微元聚并-分散過程示意圖

45第3章平行-競爭反應體系模型驗證本章以酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應體系作為驗證算例，運用文獻[114]報道的實驗數(shù)據(jù)對所建立的微觀混合模型進行驗證。3.1微觀混合模型參數(shù)文獻[114]采用直徑D=0.19m的不同類型攪拌槳葉的攪拌器（見圖3-1、圖3-2），在內(nèi)徑為0.476m的攪拌釜（具體參數(shù)見圖3-3）內(nèi)進行酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應體系實驗研究。以半分批方式加料，考察了加料時間、攪拌轉速、雷諾數(shù)、加料位置及槳型對微觀混合的影響。反應方程式如下：12()()()kNaOHAHClBNaClPHO（3-1）2225225()()()kNaOHACHClCOOCHCCHClCOONaQCHOH（3-2）圖3-1單層CBY槳葉（左）、單層HD-6槳葉（右）示意圖圖3-2三層CBY槳葉（左）、HD-6+2CBY組合槳葉（右）示意圖

45第3章平行-競爭反應體系模型驗證本章以酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應體系作為驗證算例，運用文獻[114]報道的實驗數(shù)據(jù)對所建立的微觀混合模型進行驗證。3.1微觀混合模型參數(shù)文獻[114]采用直徑D=0.19m的不同類型攪拌槳葉的攪拌器（見圖3-1、圖3-2），在內(nèi)徑為0.476m的攪拌釜（具體參數(shù)見圖3-3）內(nèi)進行酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應體系實驗研究。以半分批方式加料，考察了加料時間、攪拌轉速、雷諾數(shù)、加料位置及槳型對微觀混合的影響。反應方程式如下：12()()()kNaOHAHClBNaClPHO（3-1）2225225()()()kNaOHACHClCOOCHCCHClCOONaQCHOH（3-2）圖3-1單層CBY槳葉（左）、單層HD-6槳葉（右）示意圖圖3-2三層CBY槳葉（左）、HD-6+2CBY組合槳葉（右）示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]裝填不同填料的管式反應器的微觀混合性能[J]. 原平方,郭凱,張小波,劉春江.  化工學報. 2017(02)
[2]三股對撞式撞擊流反應器微觀混合性能研究[J]. 張珺,劉有智,焦緯洲,谷德銀.  化學工程. 2015(06)
[3]下沉顆粒氣-液-固攪拌槽內(nèi)微觀混合特性研究（英文）[J]. 栗萬博,耿興業(yè),包雨云,高正明.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(03)
[4]離散相系統(tǒng)群體平衡模型的求解算法[J]. 蘇軍偉,顧兆林,XU X.Yun.  中國科學:化學. 2010(02)
[5]撞擊流反應器微觀混合性能的研究[J]. 李崇,李志鵬,高正明,周英建,黃家琪.  北京化工大學學報(自然科學版). 2009(06)
[6]微通道反應器微觀混合效率的實驗研究[J]. 王琦安,王潔欣,余文,邵磊,陳建峰.  北京化工大學學報(自然科學版). 2009(03)
[7]連續(xù)高速分散混合器內(nèi)的微觀混合性能[J]. 張占元,閔健,高正明.  北京化工大學學報(自然科學版). 2008(05)
[8]用聚并分散模型研究旋轉填充床中微觀混合過程[J]. 劉驥,向陽,陳建峰,周緒美,鄭沖.  北京化工大學學報(自然科學版). 1999(04)
[9]撞擊流反應器內(nèi)微觀混合過程的研究[J]. 劉海峰,王輔臣,吳韜,龔欣,于遵宏.  華東理工大學學報. 1999(03)
[10]微觀混和問題的研究——（Ⅲ）物質的細觀分布形態(tài)與變形規(guī)律[J]. 李希,陳甘棠,戎順熙.  化學反應工程與工藝. 1990(04)

博士論文
[1]新型化學反應器的微觀混合實驗、理論及應用研究[D]. 楊海健.北京化工大學 2007
[2]攪拌槽內(nèi)宏觀及微觀混合的實驗研究與數(shù)值模擬[D]. 閔健.北京化工大學 2005
[3]微觀混和問題的理論與實驗研究[D]. 李希.浙江大學 1992

碩士論文
[1]新型槳攪拌槽內(nèi)非牛頓流體微觀混合特性的實驗研究[D]. 楊娟.中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所) 2019
[2]攪拌釜內(nèi)流體微觀混合機理研究及其模型構建[D]. 雷小楠.湘潭大學 2018
[3]新型多通道微反應器的設計與性能研究[D]. 方軻.北京化工大學 2015
[4]高速撞擊流反應器的微觀混合特性的實驗研究[D]. 劉一鳴.北京化工大學 2015
[5]毛細撞擊流反應器微觀混合性能的實驗研究[D]. 郭蕾.北京化工大學 2013
[6]連續(xù)化微通道內(nèi)微乳液法制備納米氧化鋅的研究[D]. 張曉麗.大連理工大學 2013
[7]氣—液攪拌槽內(nèi)微觀混合特性的實驗研究[D]. 王沛.北京化工大學 2012
[8]旋轉填充床內(nèi)黏性流體的微觀混合研究[D]. 潘超.北京化工大學 2012
[9]新型套管式反應器傳質特性的研究[D]. 張力翔.北京化工大學 2009
[10]微通道反應器的微觀混合實驗及理論研究[D]. 余文.北京化工大學 2008



本文編號：3576355