搅拌槽内规则基板上多颗粒初始运动特性的实验研究

发布时间：2020-03-28 23:05

【摘要】：固体颗粒发生初始运动的情况常见于各种化工过程,如表面清洁、固体输运、过滤和分离等。已有研究主要分析单颗粒在不同类型平面上的运动特性和简化的力学模型,对搅拌槽内多颗粒初始运动特性的研究鲜有报道。因此本文对固液搅拌槽内规则基板上多颗粒的初始运动特性进行实验研究,并结合数值模拟对多颗粒的初始运动状态进行了受力分析。实验搅拌槽为边长为220 mm的立方体搅拌槽,规则基板由149颗直径为10 mm的玻璃颗粒按照正三角形排列构成,其中心位于搅拌槽底面中心。实验桨叶为标准Rushton涡轮桨，离底高度为55 mm。本文采用摄像与图像处理技术研究了双颗粒的间距、密度、直径及周向位置对颗粒初始运动特性的影响规律,并结合格子 Boltzmann方法对典型工况进行了直接数值模拟,进而分析了多颗粒发生初始运动的受力状态。本文研究结果表明:(1).沿x方向的相邻颗粒阻碍被测颗粒的初始运动;随颗粒间距增加,对被测颗粒的十扰减小,当颗粒间距△x＞2ds时,颗粒间相互作用可忽略不计;(2).改变被测颗粒上游颗粒的密度对被测颗粒的初始运动影响较小;而增加其下游颗粒密度,会阻碍被测颗粒的初始运动。(3).随着上游或下游颗粒直径的增大,被测颗粒发生初始运动的临界转速增大,且上游的影响更加显著。(4).在被测颗粒的运动方向夹角小于90 °的方向范围内,有干扰颗粒的存在时,那么被测颗粒的初始运动Shields数明显升高,若在该方向范围外有其他颗粒的存在,被测颗粒的初始运动Shields数略微升高。此外,数值模拟预测的颗粒初始运动现象和轨迹与实验数据吻合良好,发生初始运动的状态下,颗粒的受力分析结果表明颗粒所受力矩的作用不容忽视。
【图文】：

逦第一章文献综述邋逦逡逑对于颗粒在倾斜平面上的沉降过程，目前报道了两类实验，不同之处在于这种实验分R%采用了不同颗粒粗糙度和周围流体所起的作用。第一类实验研究了颗从空气中降落到一个倾斜基板上，，基板上突出的颗粒大小与所研究的移动颗粒相似逡逑［１９’４１］；在第二类实验中，Ｚｈａｏ网研究了单颗粒在黏性流体中的沉降情况。但是这两逡逑类实验都没有注意到颗粒收到的动力是由剪切流提供的和粗糙度与颗粒直径差不多逡逑大的情况。逡逑？

实验体系由固液搅拌槽、旋转装置、控制终端与录像采集相机组成。逡逑固液搅拌槽由透明有机玻璃制成，其内部长宽均为２２０邋ｍｍ，高２６０邋ｍｍ，玻璃逡逑厚度为１０邋ｍｍ。搅拌桨采用ＲＴ搅拌桨，具体参数及实验装置示意图见图２－１。其中，逡逑ｒ为搅拌槽内部长和宽（单位：ｍ）邋，逦为搅拌槽中液面高度（单位：ｍ），Ｄ为ＲＴ逡逑搅拌桨直径（单位：ｍ）邋，邋ｃ为搅拌桨桨盘中心与基板颗粒最高点的垂直距离（单位：逡逑ｍ）。本文使用ｗｒ这一无量纲数来表示搅拌桨的离底高度。逡逑实验旋转装置中，上下轴承支撑固定驱动装置，为了保证搅拌轴在装置旋转中逡逑７逡逑
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.72

【参考文献】

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1 陈有华;白玉川;;平衡输沙条件下非均匀推移质运动特性[J];应用基础与工程科学学报;2013年04期

本文编号：2605040