【摘要】：撞擊流反應(yīng)器的流場特性研究是湍流基礎(chǔ)理論研究的重點之一,內(nèi)部流場區(qū)域流動特征及混合特性的研究,有助于人們對撞擊流的進一步認識并對其工程應(yīng)用至關(guān)重要。論文針對傳統(tǒng)單層撞擊流反應(yīng)器僅能實現(xiàn)物料單次撞擊的問題,設(shè)計建造了雙組分層撞擊流反應(yīng)器測試平臺,采用二維高速粒子圖像測速(TR-PIV)技術(shù)和平面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)技術(shù),對雙組分層撞擊流反應(yīng)器內(nèi)噴嘴射流工況相同的對稱撞擊到噴嘴射流工況不同的不對稱撞擊情況下的流場能量分布及混合特性進行了研究,得出不同工況參數(shù)對流場能量及混合時間的影響,同時對比結(jié)合得出流場能量與混合速率之間的聯(lián)系。全文主要工作如下:實驗采用TR-PIV和PLIF技術(shù)測量了反應(yīng)器內(nèi)的流速場和濃度場,從而得到了反應(yīng)器內(nèi)的瞬時速度場、時均速度場、能量場及混合特征,利用POD分析方法對二維瞬態(tài)速度場時間序列進行了分解重構(gòu),提取出流場含能大尺度結(jié)構(gòu),得出了流場主要能量集中在一階模態(tài),從而以第一階模態(tài)能量為衡量標(biāo)準(zhǔn)對對稱及不對稱流場的能量分布規(guī)律進行了分析。對稱撞擊下,固定上下層噴嘴操作參數(shù)同時等量變化,考察單一變量Re、噴嘴直徑或噴嘴間距對流場能量分布的影響,得出流場一階模態(tài)能量隨Re的增大而增大,而隨噴嘴直徑和噴嘴間距的增大呈先增大后減小的趨勢,并且混合行為與其一致。在初步認識流場能量的基礎(chǔ)上,通過變化噴嘴直徑,控制雷諾數(shù)及噴嘴間距來改變兩層流體軸向及徑向撞擊駐點位置的變化,以此進一步考察流場(不對稱)駐點(上下層軸向撞擊駐點、徑向撞擊駐點)的偏移對整體流場能量及混合影響。結(jié)果表明:不對稱流場能量總是大于對稱流場,而均勻混合速率卻低于對稱流場。對于能量,同噴嘴直徑時,上下及左右不同射流雷諾數(shù)下,不對稱流場能量恒大于對稱流場,噴嘴直徑d=10mm為最佳工況,駐點同側(cè)的流場能量小于駐點交叉;不同間距下,流場能量隨噴嘴射流雷諾數(shù)增大而增大,而隨噴嘴間距增大而減小;不同噴嘴直徑時,流場能量隨徑比K增大而增大。對于混合,在同直徑左右不同射流雷諾數(shù)下,下層示蹤劑(駐點)偏左(充分發(fā)展)能夠促進流場混合;不同直徑時,流場駐點交叉混合時間高于駐點同側(cè)且同種撞擊方式下K_1混合快于K_2。因此射流的這種不對稱有利于提高流場能量,示蹤劑的初期發(fā)展有利于流場混合。
【學(xué)位授予單位】：沈陽化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ052
【圖文】：

沈陽化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 綜述第二章 綜述2.1 撞擊流基本概念及原理撞擊流作為一種概念，由前蘇聯(lián)專家 Elperin 于 1961 年首次提出，并被不斷發(fā)展和完善。由于其具有很強的傳質(zhì)、傳熱能力，所以撞擊流可在許多化工反應(yīng)過程中來強化反應(yīng)，提高過程速率。因此，撞擊流在被提出以后受到了廣大研究者的極度關(guān)注，圍繞其進行了一系列的相關(guān)研究并取得了重大科研成果。在撞擊流反應(yīng)器中，左右兩根加速管中的氣體通過加速固體顆粒所形成的氣-固兩相流，在兩根加速管的中心位置形成撞擊，從而在該撞擊區(qū)域內(nèi)形成了一個高湍動、高脈動、顆粒積聚的流場區(qū)[10]，下圖 2.1 所示。

5（e）四股自由射流 （f）形成渦流的四股自由射流圖 2.2 撞擊流反應(yīng)器射流撞擊型式Fig.2.2 Impinging stream reactor jet impingement pattern計每種流動結(jié)構(gòu)，都為了達到化工反應(yīng)的兩個要求：操作簡化并提高性能；化學(xué)反應(yīng)體系。000 年以來，撞擊流以液相作為連續(xù)相的反應(yīng)體系已成為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的熱，眾多學(xué)者已經(jīng)展開系統(tǒng)的研究并獲得一定的成績。后期，撞擊流反應(yīng)器類來越多元化，后來我國的伍沅教授帶領(lǐng)的團隊對其進行深入的研究，設(shè)計了應(yīng)器—液體連續(xù)相撞擊流反應(yīng)器（LISR），隨后相繼出現(xiàn)了臥式撞擊流反應(yīng)SR）、立式撞擊流反應(yīng)器（VCISR）、撞擊流旋轉(zhuǎn)填料床（IS—RPB）[14,15]、器或沉淀器（TIJ）[16,17]、以及國外學(xué)者 Javid Royaee 研究的撞擊流旋風(fēng)反應(yīng)器

沈陽化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 綜述強化了苯酚的光催化降解，后來又研究出了外循環(huán)撞擊流反應(yīng)器（ECISR）等。其中主要可分為如下幾類：1.自由撞擊流反應(yīng)器（如圖 2.3 所示）；2.浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器（臥式、立式）（如圖 2.4 所示）、外循環(huán)撞擊流反應(yīng)器（如圖2.5 所示）；3.微/小型撞擊流反應(yīng)器；受限撞擊流反應(yīng)器（如圖 2.6 所示）、T 型撞擊流反應(yīng)器（如圖2.7 所示）

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