離子液體作為一種新型溶劑,具有諸多優(yōu)良的物理化學(xué)性能,有望成為化工領(lǐng)域的新一代溶劑和介質(zhì)。多相攪拌反應(yīng)釜作為常用的混合和反應(yīng)設(shè)備,在化工、冶金、生物等行業(yè)均有著廣泛的應(yīng)用。深入研究離子液體在多相攪拌釜中的流動特性,將為離子液體綠色反應(yīng)分離新工藝和設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)及模擬研究方法,對攪拌釜中的離子液體-顆粒兩相流開展研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）離子液體中單顆粒的曳力系數(shù)研究。實(shí)驗(yàn)測定了單顆粒在離子液體中的曳力系數(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)典的曳力系數(shù)模型無法直接用于離子液體體系中曳力系數(shù)的預(yù)測。采用無量綱分析法,建立了兩種新的曳力系數(shù)模型,在提高該物理量預(yù)測精度的同時(shí),探討了表面性質(zhì)對于曳力系數(shù)的影響規(guī)律。（2）建立攪拌釜中離子液體-顆粒體系的數(shù)值模擬模型。采用歐拉多相流模型,結(jié)合離子液體中顆粒的曳力系數(shù),對攪拌釜中離子液體體系液-固流動行為進(jìn)行數(shù)值模擬。將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證,結(jié)果表明新模型具有更高的計(jì)算精度（最大實(shí)驗(yàn)及模擬誤差為8.89%）。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)顆粒最大懸浮高度同攪拌槳轉(zhuǎn)速正相關(guān),與兩相速度場軸向速度為零的分界線幾乎重合。另外,采用標(biāo)準(zhǔn)偏差法進(jìn)行固體顆粒的... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 離子液體多相流流體動力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 離子液體體系氣-液兩相流單氣泡的實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.2 離子液體體系氣-液兩相流多氣泡的實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.3 離子液體體系氣-液兩相流單氣泡的模擬研究
        1.2.4 離子液體體系氣-液兩相流多氣泡的模擬研究
        1.2.5 離子液體體系三相流的實(shí)驗(yàn)研究
    1.3 分子型溶劑中液-固兩相流動的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 液-固攪拌體系中的常用實(shí)驗(yàn)觀測方法
        1.3.2 顆粒粒度測量方法
        1.3.3 液-固攪拌體系的顆粒懸浮狀態(tài)評價(jià)
        1.3.4 分子型溶劑中液-固體系曳力系數(shù)模型的研究現(xiàn)狀
        1.3.5 分子型溶劑中液-固攪拌體系的流體動力學(xué)模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 多相攪拌的CFD理論模型
        1.4.1 攪拌槳區(qū)域的處理方法
        1.4.2 湍流模型
        1.4.3 多相流的描述方法
    1.5 本文研究背景和主要研究內(nèi)容
第二章 離子液體體系中單顆粒運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 引言
    2.2 離子液體中單顆粒的動力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置
        2.2.4 實(shí)驗(yàn)過程描述
        2.2.5 圖像分析和計(jì)算方法
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
        2.3.1 離子液體的物性數(shù)據(jù)
        2.3.2 離子液體中顆粒運(yùn)動的曳力系數(shù)關(guān)聯(lián)式
        2.3.3 離子液體-固體顆粒曳力系數(shù)預(yù)測模型
    2.4 反應(yīng)界面性質(zhì)的離子液體-顆粒體系曳力系數(shù)模型
        2.4.1 接觸角測量實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果
        2.4.2 新曳力系數(shù)模型的誤差分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 攪拌釜中離子液體-顆粒兩相流的實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 攪拌釜內(nèi)多顆粒攪拌實(shí)驗(yàn)過程
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.2.4 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作及實(shí)驗(yàn)過程
    3.3 離子液體-多顆粒攪拌實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.3.1 局部/整體固含量比值與轉(zhuǎn)速的關(guān)系
        3.3.2 監(jiān)測點(diǎn)顆粒的粒徑分布隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系
    3.4 本章小結(jié)
第四章 攪拌釜中離子液體-顆粒兩相流的數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 數(shù)學(xué)模型及求解策略
        4.2.1 歐拉-歐拉模型
        4.2.2 數(shù)值模擬的求解策略及邊界條件
        4.2.3 網(wǎng)格無關(guān)性及網(wǎng)格質(zhì)量
    4.3 攪拌釜中離子液體-多顆粒兩相流的流動模擬結(jié)果討論
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及模擬結(jié)果對比
        4.3.2 不同轉(zhuǎn)速下液-固攪拌體系的流場分析
        4.3.3 不同固含量固-液攪拌流場分析
        4.3.4 離子液體體系顆粒懸浮評價(jià)的探索
    4.4 本章小結(jié)
第五章 FCCS-CFD耦合計(jì)算液-固攪拌釜中的流場特性
    5.1 引言
    5.2 FCCS-CFD耦合方法及求解策略
        5.2.1 離子片熱力學(xué)（FCCS）模型
        5.2.2 CFD模型及求解策略
    5.3 FCCS-CFD模型驗(yàn)證及結(jié)果討論
        5.3.1 模型及實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比驗(yàn)證
        5.3.2 不同溫度對于攪拌流場的影響
    5.4 不同離子液體攪拌流場的探究
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
附表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]庫爾特原理及其應(yīng)用[J]. 楊文志,王曉東,李橙.  工程研究-跨學(xué)科視野中的工程. 2016(06)
[2]顆粒計(jì)數(shù)儀在氧化鋁生產(chǎn)粒度分析中的應(yīng)用[J]. 魯顯書,熊剛.  科技展望. 2016(23)
[3]Numerical simulation of CO2-ionic liquid flow in a stirred tank[J]. Zailong Ouyang,Di Bao,Xin Zhang,Haifeng Dong,Ruiyi Yan,Xiangping Zhang,Suojiang Zhang.  Science China（Chemistry）. 2015(12)
[4]橢球顆粒攪拌運(yùn)動及混合特性的數(shù)值模擬研究[J]. 劉揚(yáng),韓燕龍,賈富國,姚麗娜,王會,史宇菲.  物理學(xué)報(bào). 2015(11)
[5]液固兩相流聲發(fā)射檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評價(jià)[J]. 劉剛,陳超,韓金良,錢致穎.  振動與沖擊. 2012(22)
[6]化工攪拌釜內(nèi)流動測量技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 楊斌,高凱,淡勇,郝惠娣.  化工進(jìn)展. 2012(11)
[7]鼓泡塔中離子液體-空氣兩相流的CFD-PBM耦合模擬[J]. 徐琰,董海峰,田肖,張香平,張鎖江.  化工學(xué)報(bào). 2011(10)
[8]各種粒度表征技術(shù)的相關(guān)性研究[J]. 譚立新,蔡一湘,余志明,梁泰然.  材料研究與應(yīng)用. 2011(01)
[9]PIV技術(shù)及其在兩相流測量中的應(yīng)用[J]. 萬立國,任慶凱,田曦,艾勝書,劉自放.  環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2010(S2)
[10]無擋板攪拌槽中液-固體系的分散特性[J]. 單賢根,禹耕之,楊超,毛在砂,杜令忠,張偉剛.  過程工程學(xué)報(bào). 2008(01)

碩士論文
[1]水體中污染物濃度場的水槽實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬[D]. 王曉莉.上海海洋大學(xué) 2014



本文編號：3055206