新型搅拌器的搅拌特性数值模拟
发布时间：2021-03-10 20:24
搅拌与混合是应用最广泛的过程操作之一,在搅拌设备操作当中,其操作条件的可控范围比较广泛,可控性比较好,可以在许多工业生产得以应用。在许多过程工业中需要进行气液反应,而气液反应的前提就是气液处于分散状态,气体分散的情况是决定气液两相反应好坏的至关因素。在搅拌行业中,尤其是在气液分散搅拌中,国内搅拌器的型式比较单一,对于选型也不够合理,通常结构与操作参数和其最佳工况相差较大,造成生产效益低下。本文在传统气液两相用搅拌器的基础上,基于气穴理论,采用曲面结构桨叶减少搅拌器背面的涡旋,抑制大气穴的形成,提高搅拌器性能,同时加入长桨结构与涡轮圆盘增加气体的停留时间,开发出一种新型搅拌器,用于气液分散当中。利用计算流体力学数值模拟软件Fluent,采用Euler-Euler双流体模型和标准k-ε湍流模型进行数值模拟,对于气体的处理采用PBM模型,研究新型搅拌器在气液两相搅拌过程中应用。在新型搅拌器与传统搅拌器中的传统搅拌器（半圆管圆盘涡轮搅拌器）进行对比研究过程中,根据其工作特点,给出三种操作工况以及物料的物性参数,分别从流场特性、搅拌功率特性以及气含率这几个方面进行对比研究。发现新型搅拌器在工作时...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究的背景及目的意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的主要研究内容
第二章 搅拌器的基本原理及新型搅拌器设计
2.1 搅拌反应釜的基本知识
2.2 搅拌器简介
2.2.1 流场流型
2.2.2 搅拌器的分类
2.3 气-液两相体系搅拌过程
2.3.1 气液分散状态和临界分散转速
2.3.2 通气时的搅拌功率
2.3.3 气泡平均直径和持气率
2.3.4 搅拌器与气体分布器对气-液分散的影响
2.4 新型搅拌器设计
2.5 本章小结
第三章 气-液两相流模拟方法和模型
3.1 气-液两相流CFD模拟基本方法
3.2 气液两相流模型
3.2.1 Euler-Euler双流体模型
3.2.2 湍流模型
3.2.3 PBM模型
3.2.4 多重参考系方法（MRF）
3.3 本章小结
第四章 传统搅拌器与新型搅拌器的对比研究
4.1 气液搅拌釜及搅拌器具体结构
4.2 数值模拟策略
4.2.1 模拟工况
4.2.2 网格划分
4.2.3 边界条件
4.2.4 初始条件
4.3 模拟结果与讨论-流场特性
4.4 功率特性
4.5 局部含气率
4.6 本章小结
第五章 新型搅拌器的搅拌性能研究
5.1 模拟策略
5.1.1 模拟对象
5.1.2 网格划分
5.1.3 数值模拟参数设置及边界条件
5.2 搅拌转速对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.2.1 不同搅拌转速下的功率特性
5.2.2 不同搅拌转速下的局部气含率
5.3 通气量对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.3.1 不同通气量下功率特性
5.3.2 不同通气量局部气含率
5.4 搅拌器安装高度对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.4.1 不同安装高度下流场特性
5.4.2 不同安装高度下功率特性
5.4.3 不同安装高度下局部气含率
5.5 长桨因素对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.5.1 不同长桨长度下流场特性
5.5.2 不同长桨长度下功率特性
5.5.3 不同长桨长度下局部气含率
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]双层错位CD-6桨搅拌槽内的气液混合性能[J]. 杨锋苓,周慎杰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(11)
[2]离散相系统群体平衡模型的求解算法[J]. 苏军伟,顾兆林,XU X.Yun. 中国科学:化学. 2010(02)
[3]涡轮桨搅拌槽内混合特性模拟研究[J]. 刘敏珊,张丽娜,董其伍. 工程热物理学报. 2009(10)
[4]剪切变稀型流体在搅拌槽中流动与混合特性数值模拟[J]. 张丽丽,黄雄斌. 河北科技大学学报. 2008(03)
[5]搅拌器和搅拌容器的发展[J]. 陈登丰. 压力容器. 2008(02)
[6]一种计算搅拌槽混合时间的新方法[J]. 张庆华,毛在砂,杨超,王正. 化工学报. 2007(08)
[7]轴流式搅拌桨搅拌槽内混合时间的数值模拟[J]. 苗一,潘家祯. 合成橡胶工业. 2007(01)
[8]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)
[9]偏心圆环中周期性和非周期性混沌混合[J]. 范毓润,卢著敏. 化工学报. 2002(06)
[10]聚苯乙烯和聚乙烯的三维混沌混合[J]. 井新利,王杨勇,王恩清,赵卫兵,刘俊峰. 西安交通大学学报. 2001(09)
博士论文
[1]搅拌槽内气—液分散特性及流体力学性能的研究[D]. 高正明.北京化工大学 1992
硕士论文
[1]新型宽适应性搅拌器的开发与研究[D]. 徐妙富.浙江大学 2012
本文编号：3075232
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究的背景及目的意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的主要研究内容
第二章 搅拌器的基本原理及新型搅拌器设计
2.1 搅拌反应釜的基本知识
2.2 搅拌器简介
2.2.1 流场流型
2.2.2 搅拌器的分类
2.3 气-液两相体系搅拌过程
2.3.1 气液分散状态和临界分散转速
2.3.2 通气时的搅拌功率
2.3.3 气泡平均直径和持气率
2.3.4 搅拌器与气体分布器对气-液分散的影响
2.4 新型搅拌器设计
2.5 本章小结
第三章 气-液两相流模拟方法和模型
3.1 气-液两相流CFD模拟基本方法
3.2 气液两相流模型
3.2.1 Euler-Euler双流体模型
3.2.2 湍流模型
3.2.3 PBM模型
3.2.4 多重参考系方法（MRF）
3.3 本章小结
第四章 传统搅拌器与新型搅拌器的对比研究
4.1 气液搅拌釜及搅拌器具体结构
4.2 数值模拟策略
4.2.1 模拟工况
4.2.2 网格划分
4.2.3 边界条件
4.2.4 初始条件
4.3 模拟结果与讨论-流场特性
4.4 功率特性
4.5 局部含气率
4.6 本章小结
第五章 新型搅拌器的搅拌性能研究
5.1 模拟策略
5.1.1 模拟对象
5.1.2 网格划分
5.1.3 数值模拟参数设置及边界条件
5.2 搅拌转速对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.2.1 不同搅拌转速下的功率特性
5.2.2 不同搅拌转速下的局部气含率
5.3 通气量对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.3.1 不同通气量下功率特性
5.3.2 不同通气量局部气含率
5.4 搅拌器安装高度对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.4.1 不同安装高度下流场特性
5.4.2 不同安装高度下功率特性
5.4.3 不同安装高度下局部气含率
5.5 长桨因素对搅拌器搅拌特性的影响分析
5.5.1 不同长桨长度下流场特性
5.5.2 不同长桨长度下功率特性
5.5.3 不同长桨长度下局部气含率
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]双层错位CD-6桨搅拌槽内的气液混合性能[J]. 杨锋苓,周慎杰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(11)
[2]离散相系统群体平衡模型的求解算法[J]. 苏军伟,顾兆林,XU X.Yun. 中国科学:化学. 2010(02)
[3]涡轮桨搅拌槽内混合特性模拟研究[J]. 刘敏珊,张丽娜,董其伍. 工程热物理学报. 2009(10)
[4]剪切变稀型流体在搅拌槽中流动与混合特性数值模拟[J]. 张丽丽,黄雄斌. 河北科技大学学报. 2008(03)
[5]搅拌器和搅拌容器的发展[J]. 陈登丰. 压力容器. 2008(02)
[6]一种计算搅拌槽混合时间的新方法[J]. 张庆华,毛在砂,杨超,王正. 化工学报. 2007(08)
[7]轴流式搅拌桨搅拌槽内混合时间的数值模拟[J]. 苗一,潘家祯. 合成橡胶工业. 2007(01)
[8]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)
[9]偏心圆环中周期性和非周期性混沌混合[J]. 范毓润,卢著敏. 化工学报. 2002(06)
[10]聚苯乙烯和聚乙烯的三维混沌混合[J]. 井新利,王杨勇,王恩清,赵卫兵,刘俊峰. 西安交通大学学报. 2001(09)
博士论文
[1]搅拌槽内气—液分散特性及流体力学性能的研究[D]. 高正明.北京化工大学 1992
硕士论文
[1]新型宽适应性搅拌器的开发与研究[D]. 徐妙富.浙江大学 2012
本文编号：3075232
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3075232.html
