固-液攪拌被廣泛地應(yīng)用于凝聚、發(fā)酵、結(jié)晶等各類反應(yīng)過程,其中輕浮顆粒在自由液面的運(yùn)動狀態(tài)相對于釜底的沉積顆粒更為復(fù)雜。在對輕浮顆粒的研究中往往忽略了物料黏度的影響,且多采用單軸單槳或多層槳;但工業(yè)過程中黏性物料也十分常見,雙軸攪拌器在黏性體系中具有良好的混合效果。本文采用實(shí)驗(yàn)和模擬相結(jié)合的方法,首次研究了同心雙軸攪拌器驅(qū)動下輕浮顆粒在黏稠體系中的混合分散。主要的研究內(nèi)容和成果如下:(1)比較了同心雙軸攪拌器在不同內(nèi)、外槳轉(zhuǎn)動模式(同向旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn))和內(nèi)槳運(yùn)行模式(下壓式、上揚(yáng)式)下輕浮顆粒的下拉分散狀態(tài),研究了軸向流式、徑向流式和混合流式等三種典型攪拌槳的混合效果。優(yōu)選出內(nèi)、外槳同向旋轉(zhuǎn)模式和下壓混合流式攪拌槳,為后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。(2)研究了攪拌結(jié)構(gòu)參數(shù)、物料物性參數(shù)對輕浮顆粒下拉分散的影響規(guī)律,建立了臨界下拉懸浮狀態(tài)下弗勞德數(shù)與內(nèi)槳直徑、浸入深度、液相黏度、顆粒濃度及尺寸間的關(guān)聯(lián)式,經(jīng)驗(yàn)證擬合效果較好,可為輕浮顆粒攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型提供參考。結(jié)果表明:各因素條件對臨界下拉懸浮狀態(tài)的影響中,內(nèi)槳槳徑最為顯著,顆粒尺寸的影響很弱。(3)采用歐拉-歐拉雙流體模型和多重參考坐標(biāo)系法模擬比較了不同運(yùn)行參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和物性參數(shù)條件下的液相流速場分布及固相濃度場分布,揭示了同心雙軸攪拌下輕浮顆粒的分散機(jī)理。結(jié)果表明:內(nèi)槳槳徑和攪拌轉(zhuǎn)速主要通過改變釜內(nèi)循環(huán)流實(shí)現(xiàn)對固相濃度場的影響,顆粒濃度和尺寸對液相流速場的影響不明顯。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.72
【部分圖文】：

鼓泡后穿過液體層，或借助密集的氣泡群來促進(jìn)液相的對流和循環(huán)。由于在這種方式下不逡逑存在運(yùn)動部件，因而其攪拌能力較弱，一般僅用于低黏度物料的混合過程Ｗ。在實(shí)際工業(yè)逡逑生產(chǎn)中主要以機(jī)械攪拌為主，圖１．１給出了常見單軸機(jī)械攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)［４］，它主要由攪逡逑ｊ邋？邋■逡逑Ｉ邐＊：＇—＾＿逡逑４邐｝逡逑１．?dāng)嚢杵鳎玻w３．夾套４．?dāng)嚢栎S５．壓出管６．支座７．人孔８．軸封９．傳動裝置逡逑圖１．１常見攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)及組成逡逑１逡逑

在中、高黏度牛頓流體和非牛頓流體攪拌以及氣－液兩相流攪拌中具有較好的應(yīng)用。本節(jié)逡逑將分別從國內(nèi)和國外學(xué)者的相關(guān)報道入手，綜述雙軸攪拌的研究進(jìn)展。逡逑雙軸攪拌中常用的外槳類型主要有框式槳和螺帶式槳兩種，圖１．２給出了這兩種攪拌逡逑槳的基本結(jié)構(gòu)。其中框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)較為筒單，具有較強(qiáng)的剪切力，對顆粒的分散效果逡逑要優(yōu)于螺帶式攪拌槳。逡逑１．３．１國內(nèi)研究進(jìn)展逡逑潘勤敏等［７２］對臥式雙軸表面更新型攪拌釜的功耗進(jìn)行了研究，馮惠生等［７３］采用臥式雙逡逑軸攪拌裝置對高黏度流體的攪拌過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。他們所采用的攪拌裝置具有兩根并逡逑排的臥式攪拌軸，適用于高黏度牛頓流體和非牛頓流體的攪拌，不適于輕浮顆粒的下拉分逡逑散。逡逑黃建偉對雙軸異槳組合攪拌器在不同雷諾數(shù)下的總軸功率準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行了研究，并提出逡逑了關(guān)聯(lián)式模型，他采用中心安置的低速框式槳和偏心安置的高速小槳葉。逡逑９逡逑

２．１實(shí)驗(yàn)設(shè)備及物料逡逑２．１．１攪拌設(shè)備及參數(shù)逡逑如圖２．１所示，實(shí)驗(yàn)臺由攪拌釜、攪拌器、電機(jī)以及控制柜等構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)中用到的其逡逑它儀器及型號列于表２．１中。逡逑Ｉ邐ｊ—２，３逡逑Ｊ＝３邋３＝３逡逑0邋0邋0邐ｒ邋Ｘ邋｜逡逑ｉ—邋ｑ邐ｒ邋｜ｆＴ］邋—４逡逑？邋ＪｌＴＥ－－６逡逑｜逡逑ｒｆ＾＇ＭN－NB．—＂ｗｊ邋ｓ邐ｊ邋Ｉ逡逑百－８逡逑占＝ｔ邐Ａ邋＝邋Ａ邋Ａ邐Ｗ邋ｔ＊邋ｆｃ逡逑１．控制柜２．電機(jī)３．扭矩傳感器４．外槳５．內(nèi)槳６．釜體７．支架８．液壓升降臺逡逑圖２．１實(shí)驗(yàn)臺逡逑邐表２．１實(shí)驗(yàn)采用的儀器

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2822116