本文關(guān)鍵詞：鼓泡式攪拌反應(yīng)器內(nèi)兩相流的研究

  更多相關(guān)文章： 鼓泡式攪拌反應(yīng)器 兩相流 數(shù)值模擬 氣含率

【摘要】：鼓泡式攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)是綜合鼓泡塔與攪拌槽的特點(diǎn)從而進(jìn)行設(shè)計(jì)的,反應(yīng)器底部安裝氣體分布器,液面附近安裝了攪拌裝置。氣體通過(guò)氣體分布器通到反應(yīng)器中,在氣體分布器與攪拌器的協(xié)同作用下,不僅增加氣液相接觸面積,而且可以對(duì)液體進(jìn)行攪拌,從而使氣液混合更加均勻。本文利用軟件ANSYS CFX對(duì)反應(yīng)器的內(nèi)部流場(chǎng)特性進(jìn)行理論上的數(shù)值模擬,分析了不同攪拌槳安裝高度和不同入口氣速下的流場(chǎng)流型、氣含率、液相速度、軸功率、湍動(dòng)能及湍動(dòng)能耗散云圖,確定出最佳攪拌槳安裝高度為280mm≤h≤320mm,即安裝高度為1/3H≤h≤1/2H,最佳入口氣速為0.03m/s。攪拌槳轉(zhuǎn)速為400r/min時(shí),反應(yīng)器內(nèi)部具有較高的氣含率,又具有理想的液相速度,氣液混合效果較為理想。在軟件數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,著重從功率、相對(duì)消耗功率、氣含率等方面對(duì)鼓泡式攪拌反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),然后對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并與數(shù)值模擬進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,得出數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果比較相似,還可以得出：攪拌功率P隨著攪拌轉(zhuǎn)速N呈指數(shù)形式逐漸增加,兩者的關(guān)系符合P∝N3,且攪拌通氣的功率比攪拌不通氣功率略��；攪拌轉(zhuǎn)速一定時(shí),攪拌介質(zhì)密度大的功率消耗相應(yīng)也比較大；反應(yīng)器相對(duì)消耗功率RPD1,相對(duì)消耗功率RPD隨著攪拌槳轉(zhuǎn)速的增大,值逐漸增大。
【關(guān)鍵詞】：鼓泡式攪拌反應(yīng)器 兩相流 數(shù)值模擬 氣含率
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ021.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 鼓泡反應(yīng)器的簡(jiǎn)介10-13
• 1.2.1 氣液鼓泡反應(yīng)器的傳遞特點(diǎn)10-11
• 1.2.2 鼓泡反應(yīng)器中流體的流動(dòng)特性11-13
• 1.3 攪拌反應(yīng)器的簡(jiǎn)介13-14
• 1.3.1 多相攪拌反應(yīng)器13
• 1.3.2 普通攪拌反應(yīng)器13
• 1.3.3 中心龍卷流型攪拌槽簡(jiǎn)介13-14
• 1.4 研究的目的、內(nèi)容和方法14-15
• 1.4.1 研究目的14
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容和方法14-15
• 1.5 計(jì)算方法—CFD簡(jiǎn)介15-20
• 1.5.1 CFD的簡(jiǎn)介15-16
• 1.5.2 CFD發(fā)展概況及商業(yè)軟件簡(jiǎn)介16-17
• 1.5.3 CFD模擬流體研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.4 CFD常用數(shù)值求解方法18-19
• 1.5.5 計(jì)算流體力學(xué)工作步驟19-20
• 第二章 新型鼓泡式攪拌反應(yīng)器的模擬模型20-31
• 2.1 鼓泡區(qū)域的特征參數(shù)20-23
• 2.1.1 氣泡直徑20-21
• 2.1.2 氣泡浮升速度21-22
• 2.1.3 氣含量(氣含率)22
• 2.1.4 比表面22-23
• 2.2 流體力學(xué)模型23-25
• 2.2.1 歐拉法23
• 2.2.2 歐拉-拉格朗日算法23
• 2.2.3 湍流模型23-25
• 2.3 相間作用力25-28
• 2.3.1 曳力25-26
• 2.3.2 升力26-27
• 2.3.3 虛擬質(zhì)量力27-28
• 2.4 CFD處理攪拌區(qū)域的方法28-29
• 2.5 控制方程29-31
• 2.5.1 質(zhì)量守恒定律29
• 2.5.2 動(dòng)量守恒定律29-30
• 2.5.3 能量守恒方程30-31
• 第三章 CFD數(shù)值模擬31-49
• 3.1 模擬工況31
• 3.2 模擬過(guò)程31-33
• 3.2.1 建立鼓泡式攪拌反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)模型31
• 3.2.2 網(wǎng)格化分31-32
• 3.2.3 初始和邊界條件32-33
• 3.3 計(jì)算結(jié)果與討論33-35
• 3.3.1 不同攪拌槳安裝高度下的流體流型33
• 3.3.2 不同攪拌槳安裝高度下的氣含率33-34
• 3.3.3 不同攪拌槳安裝高度下的液相速度34-35
• 3.3.4 不同攪拌槳安裝高度下的軸功率35
• 3.4 攪拌槳安裝位置最佳處的流場(chǎng)性能35-43
• 3.4.1 攪拌槳h=300mm的整體氣含率36-37
• 3.4.2 攪拌槳h=300mm的液體速度變化37-40
• 3.4.3 攪拌槳安裝高度h=300mm的能量分析40-43
• 3.5 不同氣速下鼓泡式攪拌反應(yīng)器兩相流性能分析43-49
• 3.5.1 局部氣含率徑向分布43-45
• 3.5.2 液相速度徑向分布45-46
• 3.5.3 能量徑向分布46-47
• 3.5.4 能量耗散徑向分布47-49
• 第四章 鼓泡式攪拌反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)研究49-60
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置平臺(tái)49-50
• 4.2 研究對(duì)象—鼓泡式攪拌反應(yīng)器50-52
• 4.3 拍攝系統(tǒng)52
• 4.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)量參數(shù)52-54
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析54-60
• 4.5.1 攪拌功率的影響因素54-55
• 4.5.2 相對(duì)消耗功率RPD影響因素55-56
• 4.5.3 氣含率εG影響因素56-58
• 4.5.4 鼓泡式攪拌反應(yīng)器真實(shí)流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究58-60
• 第五章 模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析60-63
• 5.1 攪拌功率分析對(duì)比60-61
• 5.2 氣含率分析對(duì)比61-62
• 5.3 流場(chǎng)分析對(duì)比62-63
• 第六章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 符號(hào)說(shuō)明65-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 致謝76

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