含气液两相的搅拌釜内盘管外侧的对流传热特性研究

发布时间：2021-03-31 21:28

　　许多强放热反应,若温度控制不当,易引发物质分解产生气体,进而恶化相关反应过程,甚至引发事故,因此对浸没在含气液两相搅拌釜内的盘管外侧对流传热系数进行研究尤为重要。以空气和水分别作为气相和液相,在直径D=0.300m的标准椭圆形底搅拌釜内进行非稳态传热实验,研究了桨型、桨径、转速和表观气速对盘管外侧对流传热的影响。结果表明,在低转速下,通入气体能够显著增加釜内的湍动程度,使管外对流传热系数明显增大,在高转速下,对于大搅拌桨,其气体的表观气速过小时,通入气体会使对流传热系数减小。通气量一定时,在较高通气速率和高搅拌转速下,随着转速增大,对流传热系数反而减小。引入通气数对实验数据进行拟合关联。研究结果对反应釜的优化设计及反应过程的控制具有参考价值。 

【文章来源】：高校化学工程学报. 2019,33(06)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

搅拌釜示意图Fig.1SchematicdiagramofthestirredtankddrCCcCg

1370高校化学工程学报2019年12月图1搅拌釜示意图Fig.1SchematicdiagramofthestirredtankddrcoilsCH0dtcCcCgScHcD图2同心环示意图Fig.2Schematicdiagramofgasspargerconcentricrings351219015013090705210高分子、造纸、环保等领域有着广泛的应用[1]。强放热反应过程(如硝化反应、浓硫酸-双氧水体系中的氧化反应等)对反应釜的换热速率及温度控制有严格的要求，若温度控制不当，会引发反应体系中部分化合物分解，导致产生气体，进而恶化相关反应过程，甚至引发事故，但这些有气体产生的反应在某些行业仍得到较多应用，尤其广泛应用于国防工业中高性能含能化合物的制备过程。在含能化合物的生产过程中，常采用轴向循环能力较强的推进桨和四斜叶桨[2]，当搅拌釜夹套传热面积不能满足换热要求时，往往采用内置螺旋盘管来增加换热面积强化传热[3]，但这也同时带来了计算和设计上的复杂。目前，对气液搅拌釜内盘管外侧对流传热已有一定的研究。RAO和MURTI[4]用六叶涡轮搅拌器，在带有夹套无挡板的圆柱形搅拌釜内，以空气-水、空气-绝缘油、空气-润滑油作为传热介质，进行了一系列稳态传热实验；POLLARD和TOPIWALA[5]采用涡轮搅拌桨，以空气-水、空气-硫酸钾溶液作为传热介质，对单层和双层搅拌桨的气液两相体系进行了稳态传热研究；KURPIERS等[6-8]采用圆盘搅拌器对单相和多相体系的传热进行了较多的研究；RADEZ等[9]采用标准涡轮桨，在搅拌釜径分别为0.30和0.44m并带有挡板的搅拌釜内，对通气和未通气情况下的传热进行了实验研究；DEMAERTELEIRE[10]采用四叶桨，对空气与6种不同牛顿流体?

【参考文献】：
期刊论文
[1]四斜叶桨搅拌下釜内盘管非稳态对流传热过程的模拟和实验研究[J]. 毕纪葛,潘万贵,周俊超,吴可君,徐国华,何潮洪.  高校化学工程学报. 2015(04)
[2]改进CBY桨搅拌釜内单相流体流动与传热特性研究[J]. 车圆圆,周俊超,毕纪葛,何潮洪.  高校化学工程学报. 2014(03)
[3]搅拌釜内流场实验研究与数值模拟的进展[J]. 厉鹏,刘宝庆,金志江.  化工机械. 2010(06)
[4]气液固三相体系搅拌混合研究进展[J]. 徐世艾,韩晓丽,冯连芳,顾雪萍,王凯.  化学工业与工程. 2000(05)
[5]垂直管中气液两相流传热研究[J]. 李永成,刘长厚,沈自求.  工程热物理学报. 1989(01)

博士论文
[1]含能化合物制备过程的相关基础问题研究[D]. 周俊超.浙江大学 2013



本文编号：3112101