气—液两相搅拌釜流体行为的数值模拟研究
发布时间：2022-02-09 08:40
搅拌釜作为工业生产中的关键单元设备,在冶金、石油化工、水处理、生物制药和食品加工等领域得到广泛地应用。搅拌釜主要通过机械运动对流体进行搅拌,使釜内物料彼此混合均匀。但搅拌釜所产生的流场一般为紊乱随机的湍流形态,由于缺乏对多相湍流的机理研究,导致釜内多相流体力学行为难以准确描述,从而对搅拌釜的设计与优化造成限制,因此,许多难点问题仍需进一步探索。本文以处理含氰污水的气-液两相搅拌釜为研究对象,采用实验测量和数值模拟相结合的手段对气-液两相搅拌釜的流体力学行为进行了系统深入地研究。为描述气相在湍流中的流体力学行为,本文对流粒破碎及聚并过程的机理进行研究,并进一步将二者模型纳入到气-液两相流计算框架内,对釜内的气泡尺寸分布进行计算。利用探针测量法和动态照相法对偏心及非偏心搅拌釜的气-液两相流进行测量,获得了不同偏心率下,气含率、气泡尺寸和气泡速度等流体力学参数。通过以上数据不仅可以了解气相在搅拌釜内的基本分布情况,还可作为对比模拟结果可靠性和CFD-PBM耦合模型校准的重要依据。采用数值模拟方法对搅拌釜流场进行系统研究。通过对流场计算发现,双桨搅拌方式可以克服单层搅拌釜上、下两部分流速分布不...
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１搅拌釜基本构造图??
（ａ）揽拌爸侧视图?（ｂ）搅袢釜俯视图??图２－２搅拌釜流场形态示意图??Ｈ．ＷＵＩＢ］将搅拌釜的流型分成三种进行讨论，分别是切向流、径向流和轴??向流。其中，切向流是指流体流动随搅拌器呈圆周方向运动；径向流是指流??体流动垂直于搜拌轴方向运动；轴向流是指流体流动沿着搅拌轴方向运动。??而这三种流型往往同时存在搅拌釜内，径向流和轴向流对于混合来说，起到??主要作用，而切向流对各层流体产生无明显的速度梯度，俗称“打旋”，这种??现象往往不利于混合。因此，人们通过在搅拌釜内壁增加挡板或者搅拌器的??偏心安装来抑制切向流对混合的影响。??搅拌器形态是决定釜内流场形态的重要因素，如图２－３所示，通常搅拌??器根据桨叶形态可分为桨式、推进式、涡轮式和锚式。??驾’?★?Ｖ??（ａ）桨式?（ｂ）推进式?（Ｃ）涡轮式?（ｄ）锚式??图２－３几种常用的搅拌器??桨式（Ｐａｄｄｌｅ－Ｔｙｐｅ）：该搅拌器结构简单，叶片为扁钢制成，通过焊接或??用螺栓固定在轮毂上
另一种是公式计算法。??算图求解法的基本原理是基于大量实验，将不同特征的搅拌釜在不同雷??诺数Ｊ＾所对应的功率准数绘制在双对数坐标上（如图２－４）。经典算图主要??有Ｒｕｓｈｔｏｎ算图、Ｂａｔｅｓ算图、ＥＫＡＴ０算图和Ｂａｃｎｊｉｂｕ〇Ｂ算图，这些算图包??含的桨型一般都是经典的桨式、推进式和涡轮式。利用功率准数曲线，可以??方便地在同一类型搅拌釜按一定比例放大后，求出相应的搅拌功率，但不足??－８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气-水/PPG体系的搅拌功率与气含率实验测定[J]. 程群群,陈迁乔,戚莉,钟秦. 高校化学工程学报. 2012(04)
[2]多层桨搅拌槽内气-液两相局部气含率研究[J]. 高娜,包雨云,高正明. 高校化学工程学报. 2011(01)
[3]24种搅拌器的功率曲线[J]. 陈志希,谢明辉,周国忠,虞培清,王抚华. 化学工程. 2010(03)
[4]涡-气泡作用模型对搅拌釜中气泡湍流扩散影响的数值研究（英文）[J]. 韩路长,曹杨,吴学文,白鸽,刘跃进. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2010(01)
[5]基于离散颗粒法模拟搅拌釜气含率分布(英文)[J]. 韩路长,刘跃进,罗和安. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007(06)
[6]涡轮桨搅拌槽内流动特性的大涡模拟[J]. 李志鹏,高正明. 高校化学工程学报. 2007(04)
[7]固-液导流筒搅拌槽内流体流动和颗粒悬浮特性[J]. 陈文民,黄雄斌,高正明. 过程工程学报. 2007(01)
[8]气液搅拌釜中不同因素对混合时间的影响[J]. 陈良才,黄红科,杨德辽,冯志力,陈汉平. 化学反应工程与工艺. 2006(05)
[9]搅拌釜三维流场的雷诺应力模型数值模拟[J]. 刘跃进,韩路长,罗和安. 化工学报. 2006(09)
[10]多相流搅拌反应器研究进展[J]. 包雨云,高正明,施力田. 化工进展. 2005(10)
博士论文
[1]多相反应器内流体颗粒传质、破裂分散和聚并行为的研究[D]. 韩路长.湘潭大学 2010
[2]流体颗粒聚并过程研究[D]. 魏超.湘潭大学 2005
[3]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
[4]搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D]. 周国忠.北京化工大学 2002
硕士论文
[1]搅拌器内部流场特征的数值模拟研究[D]. 何洲.华东理工大学 2011
[2]Rushton搅拌釜中单相流场DES模拟与通气功率模型研究[D]. 罗云峰.湘潭大学 2008
[3]连续搅拌釜流场数值模拟及停留时间分布[D]. 王兴超.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3616707
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１搅拌釜基本构造图??
（ａ）揽拌爸侧视图?（ｂ）搅袢釜俯视图??图２－２搅拌釜流场形态示意图??Ｈ．ＷＵＩＢ］将搅拌釜的流型分成三种进行讨论，分别是切向流、径向流和轴??向流。其中，切向流是指流体流动随搅拌器呈圆周方向运动；径向流是指流??体流动垂直于搜拌轴方向运动；轴向流是指流体流动沿着搅拌轴方向运动。??而这三种流型往往同时存在搅拌釜内，径向流和轴向流对于混合来说，起到??主要作用，而切向流对各层流体产生无明显的速度梯度，俗称“打旋”，这种??现象往往不利于混合。因此，人们通过在搅拌釜内壁增加挡板或者搅拌器的??偏心安装来抑制切向流对混合的影响。??搅拌器形态是决定釜内流场形态的重要因素，如图２－３所示，通常搅拌??器根据桨叶形态可分为桨式、推进式、涡轮式和锚式。??驾’?★?Ｖ??（ａ）桨式?（ｂ）推进式?（Ｃ）涡轮式?（ｄ）锚式??图２－３几种常用的搅拌器??桨式（Ｐａｄｄｌｅ－Ｔｙｐｅ）：该搅拌器结构简单，叶片为扁钢制成，通过焊接或??用螺栓固定在轮毂上
另一种是公式计算法。??算图求解法的基本原理是基于大量实验，将不同特征的搅拌釜在不同雷??诺数Ｊ＾所对应的功率准数绘制在双对数坐标上（如图２－４）。经典算图主要??有Ｒｕｓｈｔｏｎ算图、Ｂａｔｅｓ算图、ＥＫＡＴ０算图和Ｂａｃｎｊｉｂｕ〇Ｂ算图，这些算图包??含的桨型一般都是经典的桨式、推进式和涡轮式。利用功率准数曲线，可以??方便地在同一类型搅拌釜按一定比例放大后，求出相应的搅拌功率，但不足??－８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气-水/PPG体系的搅拌功率与气含率实验测定[J]. 程群群,陈迁乔,戚莉,钟秦. 高校化学工程学报. 2012(04)
[2]多层桨搅拌槽内气-液两相局部气含率研究[J]. 高娜,包雨云,高正明. 高校化学工程学报. 2011(01)
[3]24种搅拌器的功率曲线[J]. 陈志希,谢明辉,周国忠,虞培清,王抚华. 化学工程. 2010(03)
[4]涡-气泡作用模型对搅拌釜中气泡湍流扩散影响的数值研究（英文）[J]. 韩路长,曹杨,吴学文,白鸽,刘跃进. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2010(01)
[5]基于离散颗粒法模拟搅拌釜气含率分布(英文)[J]. 韩路长,刘跃进,罗和安. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007(06)
[6]涡轮桨搅拌槽内流动特性的大涡模拟[J]. 李志鹏,高正明. 高校化学工程学报. 2007(04)
[7]固-液导流筒搅拌槽内流体流动和颗粒悬浮特性[J]. 陈文民,黄雄斌,高正明. 过程工程学报. 2007(01)
[8]气液搅拌釜中不同因素对混合时间的影响[J]. 陈良才,黄红科,杨德辽,冯志力,陈汉平. 化学反应工程与工艺. 2006(05)
[9]搅拌釜三维流场的雷诺应力模型数值模拟[J]. 刘跃进,韩路长,罗和安. 化工学报. 2006(09)
[10]多相流搅拌反应器研究进展[J]. 包雨云,高正明,施力田. 化工进展. 2005(10)
博士论文
[1]多相反应器内流体颗粒传质、破裂分散和聚并行为的研究[D]. 韩路长.湘潭大学 2010
[2]流体颗粒聚并过程研究[D]. 魏超.湘潭大学 2005
[3]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
[4]搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D]. 周国忠.北京化工大学 2002
硕士论文
[1]搅拌器内部流场特征的数值模拟研究[D]. 何洲.华东理工大学 2011
[2]Rushton搅拌釜中单相流场DES模拟与通气功率模型研究[D]. 罗云峰.湘潭大学 2008
[3]连续搅拌釜流场数值模拟及停留时间分布[D]. 王兴超.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3616707
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