【摘要】：本文以一種新型表面吸氣式長短槳攪拌器LSB為研究對象,采用亞硫酸鈉穩(wěn)態(tài)法測量了攪拌釜內(nèi)液相體積傳質(zhì)系數(shù)kLa,考察了實驗操作參數(shù)(攪拌器浸沒深度S、液位高度H和釜底間隙C)和攪拌器結(jié)構(gòu)參數(shù)(長槳位置和長槳寬度WLB)對表面吸氣臨界轉(zhuǎn)速Nc、釜內(nèi)氣泡分散狀態(tài)、單位體積功率消耗P/V(或功率準數(shù)NP)和體積傳質(zhì)系數(shù)kLa的影響。研究表明,當長槳在外環(huán)且部分浸沒時,攪拌器具有良好的吸氣性能,表面吸氣臨界轉(zhuǎn)速Nc維持在很低的1.5～2.0 rps之間,且Nc隨著液位高度H/T和釜底間隙C/T的變化基本保持不變；功率準數(shù)NP隨著攪拌轉(zhuǎn)速N的增大而減小,單位體積功率消耗P/V對轉(zhuǎn)速N的冪指數(shù)β都小于3 (P/V=αNβ),且隨著H/T降低,β偏離3的程度越大；體積傳質(zhì)系數(shù)kLa在某一臨界轉(zhuǎn)速后,隨著攪拌轉(zhuǎn)速N的增大呈直線上升趨勢,而且相較于安裝位置固定的傳統(tǒng)渦輪攪拌槳,隨著液位高度H/T的增大,kLa值只出現(xiàn)小幅下降,特別適合于反應(yīng)釜中反應(yīng)液體積不斷增大的氣液兩相反應(yīng)過程。當長槳在內(nèi)環(huán)或者長槳全部浸沒時,攪拌器的吸氣效率明顯降低,相同轉(zhuǎn)速下,釜內(nèi)氣含率明顯低于長槳在外環(huán)且部分浸沒時。長槳全部浸沒時,隨著浸沒深度S的增大,表面吸氣臨界轉(zhuǎn)速Nc快速增大；長槳在內(nèi)環(huán)上時,表面吸氣臨界轉(zhuǎn)速Nc比外環(huán)時大50%左右,在部分浸沒時甚至出現(xiàn)了氣泛現(xiàn)象。本文中還比較了LSB攪拌器長槳浸沒前后和內(nèi)外環(huán)上的氣液體積傳質(zhì)系數(shù)kLa。發(fā)現(xiàn)長槳在外環(huán)和部分浸沒時,體積傳質(zhì)系數(shù)kLa明顯更高,同時發(fā)現(xiàn)在釜底間隙C/T=0.25時,具有最大的kLa值；并且給出了長槳在外環(huán)、部分浸沒、釜底間隙C/T=0.25時體積傳質(zhì)系數(shù)的擬合方程。具體方程為：kLa=0.0346(P/V)1.596(H/T)-0.512 (C/T=0.25, WLB/T=0.05, P/V=0.5～6kW/m3)本文最后比較了不同長槳寬度(WLB/T=0.05,0.06,0.07)下的傳質(zhì)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)WLB/T=0.06時,體積傳質(zhì)系數(shù)kLa對單位體積功率消耗P/V的冪指數(shù)β最大,且三組槳型冪指數(shù)β都遠大于傳統(tǒng)的渦輪式攪拌槳(β小于1)。
[Abstract]:In this paper, a new type of surface inspiratory long and short paddle agitator (LSB) is studied. The volumetric mass transfer coefficient of liquid phase in agitator was measured by sodium sulfite steady-state method. The experimental operating parameters (agitator immersion depth S, liquid level height H and bottom gap C) and agitator structure parameters (long propeller position and long propeller) were investigated. Width WLB) on the surface of the suction critical speed Nc, bubble dispersion state in the kettle, The effects of P / V (or power criterion NP) and kLa on the unit volume power consumption. The results show that the stirrer has good inspiratory performance when the outer ring of the propeller is partially immersed, and the critical suction speed of the impeller is maintained at a very low 1.5 ~ 2. 0 rps. With the increase of the stirring speed N, the NC remained unchanged with the liquid level H / T and the cauldron gap C / T, and the power number NP decreased with the increase of the stirring speed. The power exponent 尾 of unit volume power consumption P / V to rotational speed N is less than 3 (P / V = 偽 N 尾), and with the decrease of H / T, the degree of 尾 deviation from 3 increases, and the volume mass transfer coefficient (kLa) increases linearly with the increase of stirring speed N after a certain critical speed. Compared with the traditional turbine agitator with fixed installation position, the KLA value decreases slightly with the increase of the liquid level H / T, which is especially suitable for the gas-liquid two-phase reaction process in which the volume of the reaction fluid increases continuously. When the long propeller is immersed in the inner ring or the long propeller, the suction efficiency of the agitator is obviously decreased. At the same speed, the gas holdup in the kettle is obviously lower than that in the outer ring of the long propeller and partially immersed. When the long propeller is fully immersed, the critical suction speed NC increases rapidly with the increase of the immersion depth S, and when the long propeller is on the inner ring, the suction critical speed of the long propeller is about 50% larger than that of the outer ring, and even the phenomenon of gas flooding occurs during partial immersion. In this paper, the gas-liquid volume mass transfer coefficient kLa. before and after the LSB agitator long propeller is immersed and on the inner and outer ring is also compared. It is found that the volume mass transfer coefficient (kLa) is significantly higher in the outer ring and partial immersion of the long propeller, and the maximum kLa value is found at the bottom gap C/T=0.25, and the outer ring and partial immersion of the long propeller are given. Fitting equation of volumetric mass transfer coefficient for C/T=0.25 of bottom gap. The specific equation is 0. 0346 (P / V) 1.596 (H / T) -0.512 (C / T 0. 25, WLB / T 0. 05, P/V=0.5~6kW/m3). At the end of this paper, we compare the law of mass transfer under different long propeller widths (WLB / T 0. 05 0. 06). It is found that when WLB/T=0.06, the volume mass transfer coefficient kLa has the largest power exponent 尾 for unit volume power consumption. The power exponent 尾 of three groups of propellers is much larger than that of traditional turbine impellers (尾 < 1).
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.72

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本文編號：2188357