【摘要】：人和動物的整個消化系統(tǒng)可以看成一個微型化工廠,內部進行著各種各樣精密的單元操作。近年來,生物體內的反應器受到了越來越多的關注,其中消化道可以通過柔性壁面的蠕動促進食糜的混合、破碎和輸送等。從工程角度出發(fā),可以把消化道看作是由多個柔性的生化反應器所組成的動態(tài)系統(tǒng)。這些柔性系統(tǒng)可以處理不同流變學性質的食糜,且很少發(fā)生堵塞、結垢和腐蝕等在工業(yè)中經常遇到且難以解決的問題�；谶@些柔性系統(tǒng)所展現出來的一系列優(yōu)勢,本研究利用仿生學原理,模仿消化系統(tǒng)通過壁面運動促進流體混合這一特殊機制,開發(fā)了一套柔性反應器系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的容器由橡膠材料制作而成,通過機械外力的方式使柔性容器發(fā)生周期性的形變和恢復,促進容器內的流體混合。本文詳細介紹了柔性容器的制作過程、柔性反應器系統(tǒng)的搭建及改進等;研究了柔性反應器在不同實驗條件下的混合時間、流體結構等,探討了當前實驗條件下哪些因素影響柔性反應器的效率;將柔性反應器和傳統(tǒng)的攪拌槳式反應器在相同的實驗條件下進行對比;針對柔性反應器存在的混合隔離區(qū),提出了解決方案并成功實施;使用量綱分析的方法,進一步分析了與柔性反應器的混合有關的參數;隨后在以上研究的基礎上開發(fā)了其他形式的柔性反應器并對其進行研究。實驗結果表明,柔性反應器通過壁面運動能夠有效的促進流體的混合,其混合效率受到了包括柔性容器壁面形變的頻率、程度、位置、壁面厚度、注入點等一系列參數的影響,其中柔性容器壁面形變的頻率和程度為兩個主要因素;在有些實驗條件下發(fā)現柔性反應器中存在混合隔離區(qū),針對隔離區(qū)存在的位置對柔性反應器系統(tǒng)進行了改進,通過雙側對擠的方式有效的消除了隔離區(qū),提高了混合效率;還將柔性反應器和傳統(tǒng)攪拌槳聯用,不僅能夠消除混合隔離區(qū),而且在較低的頻率和攪拌速度下實現了高粘度流體的混合;隨后研究了不同大小和瓊脂含量的瓊脂塊在柔性反應器中的破損行為,發(fā)現瓊脂顆粒在柔性反應器中混合時不易發(fā)生破損;本文開發(fā)的密封式橢球形柔性反應器系統(tǒng)在拉伸和擠壓的雙重作用下,能夠實現高粘度流體的快速混合。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ052
【圖文】：

以降低槽體的制作成本。當處理高溫高壓的物料時，槽底以半錐形底的攪拌槽[34]，這種底部設計在分散含有固體顆粒物的物土攪拌等。當待混合物料無有毒有害的物質產生且不需要隔絕污染時，攪拌槽上部通常為敞口的，如污水處理、濕法冶金等立方米的大型攪拌混合設備，大部分都是平底敞口攪拌槽。合系統(tǒng)中，攪拌槽與攪拌軸的相對位置也有很多種，如圖 1.方式（攪拌槽的中心線與攪拌軸重合）比較常見，此外其他形的偏心式[35-40]、斜進式[41]、底進式和側進式[42,43]等。同樣的實攪拌效率略高，但是攪拌軸和槳葉由于受力不均，容易發(fā)生變和槳葉的制作材料和工藝有較高的要求，另外側進式和底進式

圖 1.2.3 不同類型的攪拌槳Fig. 1.2.3 Different kinds of agitators的攪拌槳適合不同的混合需求，放置位置也不一樣，槳葉中各盡相同。另外不同類型的攪拌槳產生的流型有很大差異。物料槽中進行三維流動，有三種流型：軸向流、徑向流和切向流。拌軸平行時為軸向流；徑向流沿半徑方向向上和向下輸送液體旋現象，物料在這種流型下被排向周圍，垂直方向上的流體通過加入擋板等方式促進垂直方向流體混合。這三種流型可能態(tài)下，推進式攪拌槳在產生大量的軸向流動的同時還有切向流的攪拌槳。式攪拌槳。槳式攪拌槳[44,45]結構簡單，最為常見，由兩到三個成。根據葉片垂直或者傾斜，可以分為軸向流型和徑向流型。

圖 1.2.5 SK 型靜態(tài)混合器示意圖Fig. 1.2.5 SK- Static mixer器可以處理均相體系的物料，也可以在非均相體系中使連續(xù)，可間歇，放大過程不復雜。內部流體的流動狀態(tài)過渡態(tài)。的實驗研究方法拌槽中主要對以下三個方面進行實驗研究，一是多久能夠主要通過宏觀混合時間來表征；二是流場結構；三是能中測量混合時間、流場和功率所用到的儀器和原理及計方法，可以借鑒并改進后將這些方法用于新的混合設備合時間

【參考文獻】

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本文編號：2771886