仿生学柔性反应器的流体混合强化

发布时间：2020-07-26 18:44

【摘要】：柔性反应器是一类基于仿生学设计的用于高粘性流体的混合装置。通过模拟机械驱动柔性反应器壁面,可以实现反应器的流体的混合。但是目前的混合效率仍然有限,提高柔性反应器对高粘度流体的混合效率是一个急需解决的问题。本研究在柔性反应器内部引入柔性构件用于强化柔性反应器的混合效率。在柔性反应器壁面引入柔性挡板,研究了高粘度牛顿流体(1200 m Pa.s)的混合行为。其中使用可视化方法观察了隔离区的结构改变,使用混合曲线比较了混合效率的变化。结果显示,在挤压角度为90°,柔性挡板能够强化反应器混合效率,并且挤压深度为2.5cm和挤压频率为1.00 Hz时,隔离区消失,混合时间减少了34.3±2.5%。随着挡板数量的增加混合效率提高。同样在柔性反应器底部放置竖直的弹性硅胶棒(弹性棒),通过弹性棒运动对周围流体产生扰动,强化流体混合。研究了弹性棒的位置和高度及柔性反应器系统的最大挤压深度和频率对流体混合行为的影响。结果表明:弹性棒的放置能够使柔性反应器内隔离区结构改变,混合时间减少。弹性棒位置靠近挤压头一侧时,对混合效率的强化最明显。当弹性棒高度低于柔性反应器内液面时,弹性棒高度增加,强化效果增加。超过液面之后,继续增加弹性棒高度,强化效果没有进一步增加。当弹性棒靠近挤压头、高度超过液面且最大挤压深度为2.5cm,与没有弹性棒时相比混合时间减少了57%。在其它实验条件不变的前提下,最大挤压深度增加,强化效果增加。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ027.1
【图文】：

几何形状,混合反应器,锥形底,异形

体混合强化应器内流场由切向流 B 控制时，反应器内的流体像一同相的相对位置不发生改变，此时反应器内的流体率，在主体流动中，径向流和轴向流的所占比例应该器随着生产物料的体积由毫升级到立方公尺不等，随现，将会对混合速率有较大的影响。将搅拌槽的形状遍，但其它的几何形状同样存在，如锥形、圆形、异加容易清洗，更好的颗粒悬浮效果和混合效果[3]。

静态反应

生学柔性反应器的流体混合强化第一章文献综专利中，描述了一种用于混合气体燃料和空气的单元多层静止态混合器[9]。早期国专利使用多段/螺旋静止混合器来促进管中的混合[10]，另一个则给出用于混合的多元件设计[11]。在二十世纪五十年代初期，增强传热的多阶段元件获得专利[1那时起，石油化工公司开始了主要的开发工作，在静态反应器商业化之前，主要自行设计的反应器[13-15]。如今静态混合器已经成为过程工业的标准设备，已经被广泛应用于连续性生产工业中。静态混合器由于不存在移动部件，具有能耗低和要求低等优势。并且它们所需空间小，设备成本低，除了输送泵的消耗之外没有的动力损失，能够在较短的停留时间内使通过反应器的物料得到均质，并且可以多数材料制作，以满足各种标准以适应恶劣的工作条件。

流体混合,流体,模拟结果,静态反应

第一章文献综述仿生学柔性反应器的流体混合强化SAR 规则，每一步都增加额外的接触面积，这能使分子扩散增强从而增强流体混合[17]。静态反应器在工业中常用于可相溶的流体混合，将两种或多种流体混合以减少甚至消除浓度梯度[18]。静态反应器也可以用于固体混合，以及混合颗粒状固体如谷物、面包和蛋糕混合物以及混凝土组分[19]。在食品工业中应用，如在食品中混合酸、果汁、油、巧克力或调味汁等[20-22]。

【参考文献】