不同颗粒特性三相搅拌槽中的固体悬浮与气液分散研究

发布时间：2017-07-30 02:13

  本文关键词：不同颗粒特性三相搅拌槽中的固体悬浮与气液分散研究

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【摘要】：多相搅拌设备由于具有操作便捷、适用场合广等优点而能够广泛应用于石油化工、制药工程、环境工程等领域。前人研究表明,当槽体高径比超过1时,多层搅拌桨组合比单层桨操作更适用于多相搅拌设备内流体的混合。基于已有的研究结论,本课题选用D/T=0.33的HEDT+2WHD、HEDT+ 2WH、PDT+2WHD三种组合桨,研究气液两相体系、空气-水-玻璃微珠以及空气-水-树脂颗粒两种三相体系中的宏观特性。实验采用0.476 m槽径的椭圆底圆柱形有机玻璃搅拌槽,液位高度H=1.66T,两种不同颗粒(玻璃微珠、树脂颗粒)的固相体积分率CV分别为5%、10%、15%、20%。通过改变操作桨型、搅拌转速、通气速率等参数,研究其对多相体系中气液临界分散特性、固体颗粒临界悬浮特性、通气搅拌功率以及整体气含率的作用情况。实验结果表明：(1)临.临界分散特性：随通气量增加,气泛转速、泛点转速功率消耗以及完全分散转速都随之增大。以PDT为底桨的组合桨气泛转速下的功率较HEDT底桨组合更低,即PDT底桨组合桨在较低功率下更容易达到良好的气液分散状态。(2)临界悬浮特性：临界悬浮转速NJSG及对应的单位质量流体功率消耗PmJSG都会随着固含率以及表观气速的增加而增大。在相同固含率、通气量条件下,HEDT底桨的组合桨的临界悬浮转速较低,但对应的功率消耗却较高。气-液-玻璃微珠体系具有较高的NJSG及PmJSG,且两种颗粒的NJSG及PmJSG之间的差异随着通气流量的增加而逐渐减小。(3)通气搅拌功率：相对功率消耗RPD随通气准数增大而减小,减小幅度随通气量升高而逐渐降低,直至趋于稳定。在一定的搅拌转速下,Cv对RPD的影响较小。定量回归结果表明,通气功率准数会随Cv增加而略有增加。当搅拌转速高于8s-1时,气-液-玻璃微珠体系的RPD略高于树脂颗粒体系。在两相以及三相体系中,RPD从大到小排序依次为：HEDT+2WHU、HEDT+2WHD、PDT+2WHD。(4)整体气含率εG:εG 鍗随表观气速Vs增加而逐渐增大,随着Cv增加而减小。在Vs高于0.007 m·s-1。时,气-液-树脂颗粒体系的εG较高。在气-液两相体系,相同VS以及PTm条件下,整体气含率由高到低排序依次为：PDT+2WHD、HEDT+2WHD、 HEDT+2WHU;而在气-液-固三相体系中,整体气含率由大到小的组合为：HEDT+2WHD、HEDT+2WHU、PDT+2WHD。(5)搅拌桨型优化：气-液两相体系操作推荐组合桨型为PDT+2WHD;气-液-固三相体系推荐组合桨型为HEDT+2WHD或HEDT+2WHU。优选的搅拌桨组合能够保证较高的通气搅拌功率以及整体气含率,可为相似条件的多相搅拌反应器工业设计提供参考。
【关键词】：气-液-固三相 多层搅拌桨 颗粒特性 临界悬浮特性 通气搅拌功率 整体气含率
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.72
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 文献综述16-34
• 1.1 气-液两相搅拌槽内的宏观特性16-25
• 1.1.1 临界分散特性的研究16-18
• 1.1.1.1 桨型的影响17
• 1.1.1.2 桨直径的影响17
• 1.1.1.3 操作条件的影响17-18
• 1.1.2 通气搅拌功率的研究18-21
• 1.1.2.1 桨型的影响18-20
• 1.1.2.2 桨直径的影响20-21
• 1.1.2.3 操作条件的影响21
• 1.1.3 整体气含率的研究21-25
• 1.1.3.1 桨型的影响22
• 1.1.3.2 桨直径的影响22-23
• 1.1.3.3 操作条件的影响23-25
• 1.2 气-液-固三相搅拌槽内的宏观特性25-32
• 1.2.1 临界悬浮特性的研究25-28
• 1.2.1.1 桨型的影响25-26
• 1.2.1.2 颗粒特性的影响26-27
• 1.2.1.3 操作条件的影响27-28
• 1.2.2 通气搅拌功率的研究28-30
• 1.2.2.1 桨型的影响28-29
• 1.2.2.2 颗粒特性的影响29-30
• 1.2.2.3 操作条件的影响30
• 1.2.3 整体气含率的研究30-32
• 1.2.3.1 桨型的影响30
• 1.2.3.2 颗粒特性的影响30-32
• 1.2.3.3 操作条件的影响32
• 1.3 小结32-34
• 第二章 实验设备及测试技术34-48
• 2.1 实验设备及流程34-37
• 2.1.1 搅拌设备34-35
• 2.1.2 实验流程35-36
• 2.1.3 实验设备及仪器列表36-37
• 2.2 实验物系37-39
• 2.3 测试方法与数据处理39-48
• 2.3.1 搅拌转速39
• 2.3.2 搅拌功率39-41
• 2.3.3 固体颗粒临界悬浮特性41
• 2.3.4 临界气液分散特性41
• 2.3.5 整体气含率41-43
• 2.3.6 气体流量计校正43-48
• 第三章 气-液两相搅拌槽内宏观特性研究48-58
• 3.1 临界分散特性48-50
• 3.2 通气搅拌功率50-53
• 3.2.1 通气速率及搅拌转速的影响50-52
• 3.2.2 搅拌桨型的影响52-53
• 3.3 整体气含率53-56
• 3.3.1 表观气速及单位质量功率的影响54-56
• 3.3.2 搅拌桨型的影响56
• 3.4 小结56-58
• 第四章 气-液-固三相搅拌槽内宏观特性研究58-106
• 4.1 气-液-玻璃微珠三相搅拌槽内宏观特性研究58-78
• 4.1.1 临界悬浮特性58-64
• 4.1.1.1 固含率的影响58-61
• 4.1.1.2 通气速率的影响61-62
• 4.1.1.3 搅拌桨型的影响62-64
• 4.1.2 通气搅拌功率64-70
• 4.1.2.1 通气速率及搅拌转速的影响64-67
• 4.1.2.2 固含率的影响67-69
• 4.1.2.3 搅拌桨型的影响69-70
• 4.1.3 整体气含率70-77
• 4.1.3.1 表观气速及单位质量功率的影响70-73
• 4.1.3.2 固含率的影响73-76
• 4.1.3.3 搅拌桨型的影响76-77
• 4.1.4 小结77-78
• 4.2 气-液-树脂颗粒三相搅拌槽内宏观特性研究78-96
• 4.2.1 临界悬浮特性78-83
• 4.2.1.1 固含率的影响78-80
• 4.2.1.2 通气速率的影响80-82
• 4.2.1.3 搅拌桨型的影响82-83
• 4.2.2 通气搅拌功率83-89
• 4.2.2.1 通气速率及搅拌转速的影响83-86
• 4.2.2.2 固含率的影响86-88
• 4.2.2.3 搅拌桨型的影响88-89
• 4.2.3 整体气含率89-95
• 4.2.3.1 表观气速及单位质量功率的影响89-92
• 4.2.3.2 固含率的影响92-94
• 4.2.3.3 搅拌桨型的影响94-95
• 4.2.4 小结95-96
• 4.3 颗粒特性对固液悬浮及气液分散特性的影响96-106
• 4.3.1 临界悬浮特性96-99
• 4.3.2 通气搅拌功率99-101
• 4.3.3 整体气含率101-103
• 4.3.4 小结103-106
• 第五章 主要结论106-108
• 参考文献108-112
• 致谢112-114
• 作者及导师简介114-116
• 附件116-117

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本文编号：592078