混合澄清槽内液液两相混沌混合强化规律研究

发布时间：2021-11-17 20:27

　　混合澄清槽主要是由混合室和澄清室组成,具有结构简单、运行稳定、操作方便、适应性强等优点,是目前应用最广泛的萃取分离设备之一。但传统的混合澄清槽在混合过程中存在分离效率低、乳化严重、能耗高等问题,降低了萃取分离效率。搅拌桨是混合室的主要组成部分,直接影响着液液两相的混合效果,设计和优化搅拌桨是强化混合澄清槽内液液两相混合的重要手段。混合澄清槽运行过程中,混合室内存在混合隔离区,使两相混合不充分。本文采用刚柔组合搅拌桨破坏混合室内的隔离区,使更多流体进入混沌区,强化液液两相混沌混合,对提高混合澄清槽的混合效果具有重要价值。本论文首先通过实验采集混合室内部的压力数据信号,计算得到最大Lyapunov指数（LLE）,反映混合室内的液液两相混合的混沌程度。探讨刚柔组合搅拌桨对流场混沌混合强化的规律;然后,采用粒子图像测速技术（PIV）研究刚柔组合搅拌桨对连续相流场结构和速度场分布的影响。讨论桨叶结构、开孔率和挡板对连续相流场的影响;最后,通过计算流体力学（CFD）模拟的方法对混合澄清槽内液液两相混合中的流场特性进行研究,分析刚柔组合搅拌桨对两相混合的强化。研究结果表明:（1）当转速为200r?m... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 混合澄清槽
        1.2.1 MSPI混合澄清槽
        1.2.2 无潜室混合澄清槽
        1.2.3 双混浅层混合澄清槽
        1.2.4 Hanson立式混合澄清槽
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 混沌混合强化研究
        1.3.2 液液两相混合特性研究
    1.4 课题研究目的和内容
        1.4.1 课题研究目的
        1.4.2 课题研究内容
2 实验测量和数值模拟方法
    2.1 混沌特性实验
        2.1.1 实验装置
        2.1.2 数据采集系统
        2.1.3 数据分析方法
    2.2 PIV测量
        2.2.1 PIV实验装置
        2.2.2 PIV操作步骤
        2.2.3 液液两相测量
    2.3 数值计算方法
        2.3.1 液液两相流动模型
        2.3.2 基本控制方程
        2.3.3 搅拌区域的处理
        2.3.4 边界条件
        2.3.5 数值计算方法
        2.3.6 收敛判据
3 刚柔组合搅拌桨强化液液两相混沌混合
    3.1 双层搅拌桨的影响
        3.1.1 桨叶类型
        3.1.2 开孔率
        3.1.3 挡板
    3.2 单层搅拌桨的影响
        3.2.1 桨叶类型
        3.2.2 挡板
    3.3 小结
4 刚柔组合搅拌桨强化液液两相混合的PIV测量
    4.1 双层搅拌桨对连续相流场的影响
        4.1.1 桨叶类型
        4.1.2 开孔率
        4.1.3 挡板
    4.2 单层搅拌桨对连续相流场的影响
        4.2.1 桨叶类型
        4.2.2 挡板
    4.3 小结
5 数值模拟结果分析
    5.1 双层刚柔组合搅拌桨
        5.1.1 网格独立性检验
        5.1.2 模拟结果验证
        5.1.3 桨叶类型对分散相流场的影响
        5.1.4 搅拌转速对分散相流场的影响
        5.1.5 开孔率对分散相流场的影响
        5.1.6 挡板对分散相流场的影响
    5.2 单层刚柔组合搅拌桨
        5.2.1 网格独立性检验
        5.2.2 模拟结果验证
        5.2.3 桨叶类型对分散相流场的影响
        5.2.4 搅拌转速对分散相流场的影响
        5.2.5 挡板对分散相流场的影响
    5.3 搅拌桨的混合性能分析
        5.3.1 桨叶三大准数
        5.3.2 双层刚柔组合搅拌桨的混合性能分析
        5.3.3 单层刚柔组合搅拌桨的混合性能分析
    5.4 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文
    B.作者在攻读学位期间发明的专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]穿流式刚-柔组合搅拌桨强化混合澄清槽内油-水两相混沌混合[J]. 刘作华,许传林,何木川,谷德银,许恢琴,何海先,陶长元,王运东.  化工学报. 2017(02)
[2]P507-煤油体系物性测量及其在澄清槽内的CFD模拟[J]. 叶思施,唐巧,乔军帅,王运东.  化工学报. 2016(02)
[3]穿流-柔性组合桨强化搅拌槽中流体混沌混合特性[J]. 刘仁龙,李爽,刘作华,陶长元,王运东.  化工学报. 2015(12)
[4]混合澄清槽研究进展[J]. 邹洋,王运东,费维扬.  化工设备与管道. 2014(05)
[5]刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合[J]. 刘作华,孙瑞祥,王运东,陶长元,刘仁龙.  化工学报. 2014(09)
[6]刚柔组合搅拌桨增强混合澄清槽内流体宏观不稳定性[J]. 刘作华,唐巧,王运东,孙瑞祥,郑雄攀,陶长元.  化工学报. 2014(01)
[7]偏心空气射流双层桨搅拌反应器流场结构的分形特征[J]. 刘作华,宁伟征,孙瑞祥,周小霞,陶长元.  化工学报. 2011(03)
[8]混沌转速搅拌混合及实验研究[J]. 楚树坡,周慎杰,栾德玉,刘孝贤.  过程工程学报. 2010(04)
[9]搅拌槽混沌混合研究进展[J]. 杨锋苓,周慎杰,张翠勋.  化工进展. 2008(10)
[10]连续搅拌釜流场数值模拟及停留时间分布[J]. 董红星,杨晓光,王兴超,黎亚明.  石油和化工设备. 2008(03)

博士论文
[1]搅拌槽内流体力学性能的实验研究与数值模拟[D]. 赵静.北京化工大学 2011

硕士论文
[1]穿流—柔性组合桨强化流体混沌混合行为的研究[D]. 李爽.重庆大学 2016
[2]稀土萃取混合澄清槽内搅拌过程强化[D]. 郑雄攀.重庆大学 2015
[3]刚柔组合桨强化流体混沌混合行为的研究[D]. 陈超.重庆大学 2014
[4]混合澄清槽内流动的测量与模拟[D]. 马婷婷.天津大学 2014



本文编号：3501596