固液两相搅拌槽内混合特性的PLIF研究

发布时间：2020-11-21 21:37

　　 固液两相机械搅拌是化工过程的一种常见单元操作,对强化物料之间的混合有着重要作用,其工业应用十分广泛。目前,关于固液两相搅拌槽内的研究主要针对液相流场的特性和颗粒浓度及速度特性分析,对该类搅拌槽内固液混合特性的研究较少。为了提高对固液混合的相关认知,因此,本文利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术可视化实验手段对搅拌槽内不同工况下固液两相的混合特性开展研究工作。实验中连续相为1:1配比的蔗糖水溶液。固相是配比为3:1:1的PVPK30、甘露醇、蔗糖的混合物,采用物理压片法和溶融法制成圆柱状颗粒,搅拌槽是边长120 mm立方体结构,桨型为标准Rushton涡轮桨。通过改变桨叶操作转速调节实验的雷诺数,桨叶雷诺数范围为73至450。本文利用PLIF技术研究了雷诺数和桨叶相位角等参数对桨叶启动和操作过程中混合特性的影响规律,并使用粒子图像测速(PIV)技术对典型流场特性进行了测试。本文研究表明,桨叶启动过程中槽底附近的流体规则向槽中心及轮毂正下方运动。当Re≥323时,该流型和混合是无规则分布。以桨叶中心所在水平面为分界面,当Re≤290时,混合主要集中在该分界面下方的区域,分界面上下方流体发生混合的概率小,速度慢。叶片周期性转动会引起叶端射流方向和角度的变化,进而促进分界面上下方物料的混合。当Re≥295时,竖直截面内的分界面现象消失,全槽范围内的混合速率加快,但在靠近槽底和槽顶部的区域仍然是混合的低速区。针对层流工况下搅拌槽内的流场特性的PIV实验和CFD数值模拟表明,两者的速度分布场吻合良好,为进一步使用CFD方法开展混合特性研究奠定了基础。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ027.2
【部分图文】：

图１－１固液两相间的传质机理举例??－

图１－２宏观混合和微观混合示意图??－

图１－３典型ＬＩＦ技术测试系统??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｙｐｉｃａｌ?ＬＩＦ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｔｅｓｔ?ｓｙｓｔｅｍ??
【参考文献】

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本文编号：2893633