黃原膠是由黃單胞桿菌發(fā)酵制得的一種復(fù)雜多糖,具有假塑流變性,被廣泛應(yīng)用于食品、石油開采及化學(xué)品工業(yè)等領(lǐng)域。在黃原膠發(fā)酵的中后期,由于產(chǎn)物不斷積累,發(fā)酵液粘度增加,氣液攪拌混合和傳質(zhì)也愈加困難。本文選用具有典型剪切變稀特性的黃原膠溶液作為研究體系,研究了 LDB、FZ和MB攪拌器在剪切變稀體系下的氣液分散與傳質(zhì)過程,考察了通氣量、攪拌轉(zhuǎn)速、黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)和氣體分布器對(duì)于攪拌功率、整體氣含率和氧傳質(zhì)系數(shù)的影響,這對(duì)于提高黃原膠的發(fā)酵效率和產(chǎn)品性能具有重要的理論意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增加,通氣攪拌功率、整體氣含率和氧傳質(zhì)系數(shù)均增大;通氣量增加,通氣攪拌功率略有減小,整體氣含率和氧傳質(zhì)系數(shù)增大;隨著溶液濃度的增加,整體氣含率增大,而氧傳質(zhì)系數(shù)減小;在相同條件下,FZ攪拌器的通氣攪拌功率和整體氣含率均高于LDB和MB攪拌器;在0.25wt%和0.5wt%的黃原膠溶液中,FZ攪拌器的溶氧能力最強(qiáng),而在1.0wt%黃原膠溶液中,MB攪拌器的氧傳質(zhì)系數(shù)高于LDB和FZ攪拌器;采用新型球面微孔氣體分布器時(shí),三種寬粘度域攪拌器的通氣攪拌功率均較小,且攪拌釜內(nèi)的整體氣含率和氧傳質(zhì)系數(shù)較高,新型球面微孔氣體分布器的分散效果和傳質(zhì)性能較環(huán)狀氣體分布器更好。對(duì)三種攪拌器進(jìn)行了單相模擬,得到宏觀流場(chǎng)、剪切速率以及排液量分布,且模擬的攪拌功率與實(shí)驗(yàn)值的最大誤差小于20%。而在氣液兩相流的CFD模擬中發(fā)現(xiàn),模擬的通氣攪拌功率與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。計(jì)算得到了釜內(nèi)的局部氣含率分布,并分析了不同因素對(duì)于氧傳質(zhì)系數(shù)的影響,詳細(xì)直觀地描述了三種寬粘度域攪拌器在剪切變稀體系下的氣液分散和傳質(zhì)性能。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ920.5
【部分圖文】：

剪切速率ｒ??圖１．１多種類型非時(shí)變流體的流變圖??如果流體之間的關(guān)系用圖表的形式表示，則稱為流變圖，如圖１．１所示。脹??塑性流體的表觀粘度隨著剪切速率的增加而逐漸增大，假塑性流體則逐漸減�。�??屈服假塑性流體的切應(yīng)力小于屈服值時(shí)不產(chǎn)生流動(dòng)，屈服值為切應(yīng)力軸上的截距，??當(dāng)流體產(chǎn)生流動(dòng)后，其流動(dòng)行為與假塑性流體相同，具有剪切變稀特性；賓漢流??體也具有一定的屈服值，且其流動(dòng)性為線性。在生產(chǎn)生活中，非牛頓流體大多數(shù)??是假塑性流體，常用冪律模型來描述［２（）］，表達(dá)式為：??Ｔ?＝?Ｋ－ｙｎ?（１－３）??２??

住友重機(jī)、神鋼泛技術(shù)和三菱重工開發(fā)了多款具有寬適應(yīng)性的混合??攪拌器一一泛能式攪拌器（ＦＺ）、葉片組合式攪拌器（ＳＭ）及最大葉片式攪拌??器（ＭＢ），如圖１．２？１．４所示。這些寬粘度域攪拌器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的傳??動(dòng)機(jī)構(gòu)，槳葉在攪拌釜縱剖面的面積比例很大，可適用于ｌ￣１００Ｐａ．ｓ的粘度范圍??內(nèi)【２１］。??ｒＨ?＿?Ａ??＂ｌＪ?Ｕ??］?ｎｒ?ｎ??ｕｕ?ｍｌ??圖１．２泛能式攪拌器?圖１．３葉片組合式攪拌器?圖１．４最大葉片式攪拌器??Ｙａｏ［２２］等利用ＣＦＤ方法研究了?ＭＢ和雙螺帶式攪拌器的混合性能，發(fā)現(xiàn)在??攪拌器上開柵格可有效提高攪拌器的混合性能，具有剪切細(xì)化的效果，因此ＭＢ??攪拌器的混合效果更好。??ＦｒａｄｅｔＷ２３１等比較了三種尺寸的ＭＢ攪拌器在不同流態(tài)中的功耗和混合性能，??研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)攪拌器，ＭＢ攪拌器具有更高的混合效率，且在達(dá)到相同??混合效果的情況下，ＭＢ攪拌器的功耗較低，但其功率受離底距離的影響十分明??顯。??３??

分別固定在攪拌軸上，上葉片的下部?jī)啥瞬加醒娱L(zhǎng)板，下葉片外周設(shè)有折邊板。??此外，上下葉片都開有對(duì)稱的柵格，之間互成一定角度并保持一定間距進(jìn)行布置，??其結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖１．５和表１．１所示。??圖１．５新型大雙葉片攪拌器幾何結(jié)構(gòu)示意圖??１、攪拌軸２、上軸套３、上葉片３．１、延長(zhǎng)板４、下軸套５、下葉片５．１、折邊板??表１．１新型大雙葉片攪拌器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)??Ｄ？Ｔ?ｈ／Ｄ?＇ｈＶＤ?Ｉ／Ｄ?ｂ／Ｄ?ｐ?（°）??０？７ｌ?０６?０６?０Ｊ９?０１６?３６??ｈ／Ｄ?Ｃ／Ｄ?０（°）?開珊格數(shù)??０．０４?０．１３?３０?４，ｕｐｐｅｒ??０．０９?０．１９?４５?２，ｌｏｗｅｒ??０．１５?０．２４?９０?６，ａｌｌ??ＬＤＢ攪拌器獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了它具有以下性能特點(diǎn)：（１）屬于大葉片攪拌??器，葉片與釜體的縱向投影面積比超過０．７，在很寬的粘度范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)良好??的混合效果；（２）上葉片的延長(zhǎng)板能促進(jìn)軸向流動(dòng)；（３）下葉片的折邊板可以促??進(jìn)放射流的排出；（４）通過調(diào)節(jié)上下葉片間的夾角０、軸間距／７、槳葉離底距離??Ｃ，可以改善攪拌釜內(nèi)流體的混合情況，優(yōu)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2861711