本文關(guān)鍵詞：攪拌反應(yīng)器流場與動(dòng)力性能的模擬及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 攪拌反應(yīng)器是一種在過程工業(yè)中廣泛應(yīng)用的反應(yīng)器類型，，并且在化學(xué)化工等領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位，長期以來，各國學(xué)者對(duì)攪拌槽流場的特性進(jìn)行了許多深入的研究，越來越多的學(xué)者認(rèn)識(shí)到準(zhǔn)確獲取反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)信息對(duì)于優(yōu)化設(shè)計(jì)、開發(fā)新型攪拌反應(yīng)器是十分重要的。 本文首先對(duì)一種攪拌反應(yīng)器(分別裝有平直葉槳和45°傾角折葉槳兩種槳葉)的內(nèi)部流場進(jìn)行考察，用PIV系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證FLUENT模擬結(jié)果的可靠性。然后再進(jìn)一步使用FLUENT軟件對(duì)流場的宏觀規(guī)律、速度特性、湍動(dòng)性能、剪切性能、功率消耗等特性參數(shù)進(jìn)行研究分析，得出如下結(jié)論： 1．通過對(duì)攪拌槽內(nèi)流場的宏觀規(guī)律、速度特性的定性、定量分析，結(jié)果顯示兩種方法得到的流場特性和數(shù)據(jù)曲線基本吻合，說明本文采用的數(shù)值模擬方法可行，結(jié)果可靠。在模擬過程中所選用的MRF流場處理方法、RNG k-e湍流模型、邊界條件的設(shè)置對(duì)于攪拌反應(yīng)器的流場分析具有良好的適應(yīng)性。 2．平直葉槳所形成的“雙循環(huán)流”和45°傾角折葉槳所形成的“整體循環(huán)流”有明顯的差別，因此它們體現(xiàn)了對(duì)流體的不同作用：徑向流的平直葉槳主要是對(duì)流體起剪切作用，軸向流的45°傾角折葉槳主要是對(duì)流體起循環(huán)作用。 3．?dāng)嚢璨蹆?nèi)的湍流動(dòng)能主要產(chǎn)生于攪拌槳葉區(qū)域，湍流動(dòng)能也集中耗散在這些區(qū)域，說明這些區(qū)域湍動(dòng)程度比較高，混合效果比較好。而且平直葉槳的湍動(dòng)性能明顯好于45°角折葉槳，說明平直葉槳的剪切、破碎、分散作用要好于45°傾角折葉槳。 4．?dāng)嚢璨蹆?nèi)剪切作用主要發(fā)生在槳葉周邊，在槳葉區(qū)依靠剪切作用來分散、充分混合物料，總體上平直葉槳的剪切率比45°傾角折葉槳的大得多，特別是在槳葉邊緣區(qū)域。 5．45°傾角折葉槳雖然剪切能力弱，但是相對(duì)于平直葉槳可以節(jié)省將近40％的功率消耗，顯然在經(jīng)濟(jì)性上要優(yōu)于平直葉槳。 6．平直葉槳和45°傾角折葉槳具有不同的混合操作特性：平直葉槳主要產(chǎn)生徑向流，剪切作用大，湍動(dòng)程度高，有利于攪拌槽內(nèi)物料的破碎、分散，屬于剪切型槳葉；45°傾角折葉槳主要產(chǎn)生軸向流，整體循環(huán)能力強(qiáng)，功率消耗相對(duì)少，有利于攪拌槽內(nèi)物料的攪勻、混合，屬于循環(huán)型槳葉。對(duì)于不同的混合要求和操作條件，應(yīng)該選擇不同的槳型，如果要求剪切作用較強(qiáng)，就應(yīng)該選擇剪切型槳葉；如果對(duì)剪切作用的要求不是很高，只要能夠滿足物料整體混合的要求，在節(jié)省功率消耗的前提下，應(yīng)該選擇循環(huán)型槳葉。 7．使用FLUENT模擬軟件與PIV測速系統(tǒng)相結(jié)合的方式對(duì)攪拌反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化和選型可以更經(jīng)濟(jì)、快捷、可靠。
【關(guān)鍵詞】：攪拌反應(yīng)器 CFD DPIV 多重參考系法
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TQ019
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 引言11-12
• 第1章 緒論12-29
• 1.1 攪拌反應(yīng)器概述12-13
• 1.2 攪拌槳的分類及特性13-17
• 1.2.1 攪拌槳的分類13-14
• 1.2.2 典型攪拌槳的特性14-17
• 1.3 攪拌反應(yīng)器流場的形態(tài)及特點(diǎn)17-19
• 1.3.1 徑向流17-18
• 1.3.2 軸向流18
• 1.3.3 切向流18-19
• 1.4 攪拌反應(yīng)器流場與動(dòng)力性能的模擬研究及進(jìn)展19-23
• 1.4.1 計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法19-21
• 1.4.2 CFD模擬軟件簡介21-22
• 1.4.3 攪拌反應(yīng)器的模擬研究及進(jìn)展22-23
• 1.4.3.1 模擬研究情況22
• 1.4.3.2 模擬研究進(jìn)展22-23
• 1.5 攪拌反應(yīng)器流場與動(dòng)力性能的實(shí)驗(yàn)研究及進(jìn)展23-28
• 1.5.1 數(shù)字粒子圖像測速技術(shù)(DPIV)原理23-25
• 1.5.2 DPIV實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡介25-26
• 1.5.3 攪拌反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)研究及進(jìn)展26-28
• 1.5.3.1 實(shí)驗(yàn)研究情況26-27
• 1.5.3.2 實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展27-28
• 1.6 本文的研究目的與方案28-29
• 第2章 攪拌反應(yīng)器流場模擬及實(shí)驗(yàn)方法29-39
• 2.1 攪拌反應(yīng)器流場的數(shù)學(xué)模型29-31
• 2.1.1 控制方程29
• 2.1.2 湍流模型29-31
• 2.2 攪拌反應(yīng)器流場的處理方法31-34
• 2.2.1 "黑箱"模型法31
• 2.2.2 內(nèi)外迭代法31-32
• 2.2.3 多重參考系法32-33
• 2.2.4 滑移網(wǎng)格法33
• 2.2.5 大渦模擬法33-34
• 2.3 本文模擬研究的模型與方法34-37
• 2.3.1 幾何模型34-35
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分35-36
• 2.3.3 邊界條件36
• 2.3.4 求解方法36-37
• 2.4 攪拌反應(yīng)器流場的實(shí)驗(yàn)方法37-39
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置37-38
• 2.4.2 測速系統(tǒng)38
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)步驟38
• 2.4.4 圖像處理38-39
• 第3章 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析39-47
• 3.1 宏觀規(guī)律的結(jié)果對(duì)比39-42
• 3.1.1 平直葉槳39-41
• 3.1.2 45°傾角折葉槳41-42
• 3.2 速度特性的結(jié)果對(duì)比42-46
• 3.2.1 平直葉槳42-44
• 3.2.2 45°傾角折葉槳44-45
• 3.2.3 誤差分析45-46
• 3.3 小結(jié)46-47
• 第4章 模擬結(jié)果的對(duì)比與分析47-70
• 4.1 流場的宏觀規(guī)律47-51
• 4.1.1 平直葉槳47-49
• 4.1.2 45°傾角折葉槳49-50
• 4.1.3 兩種槳型對(duì)比50-51
• 4.2 流場的速度特性51-57
• 4.2.1 平直葉槳51-53
• 4.2.2 45°傾角折葉槳53-55
• 4.2.3 兩種槳型對(duì)比55-57
• 4.3 流場的湍動(dòng)性能57-63
• 4.3.1 等值線圖分析58-59
• 4.3.2 散點(diǎn)圖分析59-63
• 4.4 攪拌器的剪切性能63-65
• 4.4.1 等值線圖分析63
• 4.4.2 散點(diǎn)圖分析63-65
• 4.5 攪拌器的功率消耗65-68
• 4.5.1 軟件模擬結(jié)果66
• 4.5.2 公式計(jì)算結(jié)果66-68
• 4.5.2.1 功率準(zhǔn)數(shù)的計(jì)算66-67
• 4.5.2.2 攪拌功率的計(jì)算67-68
• 4.5.3 兩種結(jié)果對(duì)比68
• 4.6 小結(jié)68-70
• 第5章 總結(jié)與展望70-72
• 5.1 本文的主要研究成果70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 發(fā)表的論文76-77
• 致謝77

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉文靜;;節(jié)能型攪拌技術(shù)的研究[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2013年09期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 劉萍;除鎘反應(yīng)器內(nèi)多相流動(dòng)過程數(shù)值模擬及優(yōu)化[D];中南大學(xué);2011年

2 趙曉偉;采用Elephant Ear槳葉的生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化和細(xì)胞剪切特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 拜亮;層流攪拌槽混合時(shí)間的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2011年

4 高勇;雙層槳自吸式攪拌槽的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];西北大學(xué);2010年

5 羅清;循環(huán)流化床鍋爐灰渣鹽酸浸出過程研究[D];華東理工大學(xué);2013年

6 徐江華;立式捏合機(jī)攪拌槳葉的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值分析[D];華中科技大學(xué);2012年

7 王勇平;萃取浸出過程數(shù)值模擬及設(shè)備參數(shù)優(yōu)化[D];江西理工大學(xué);2012年

8 張冉;基于CFD的餐廚垃圾生化處理機(jī)攪拌流場仿真研究及應(yīng)用[D];北方工業(yè)大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：攪拌反應(yīng)器流場與動(dòng)力性能的模擬及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：394155