新型桨搅拌槽内非牛顿流体微观混合特性的实验研究

发布时间：2022-04-23 18:39

　　搅拌槽具有相间接触面积大、传热传质效率高、操作灵活等优点,广泛应用于食品、制药、冶金、高分子等工业过程中。搅拌桨是搅拌槽的核心部件,搅拌桨的构型优化是改善搅拌效果最理想、最经济的方法。近年来,研究人员开发出了多种适合不同操作环境的新型搅拌桨,包括穿流桨、分形叶轮、柔性桨和本课题组发明的向心桨和Z型穿流桨。初步研究结果表明,向心桨和Z型穿流桨具有良好的性能,然而这两种新型桨用于非牛顿流体体系时的微观混合性能还不清楚。基于此,本文采用羟乙基纤维素为非牛顿黏性添加剂,选择磷酸盐-碘化物-碘酸盐的平行竞争反应体系,在直径0.282 m的椭圆底搅拌槽内研究了向心桨和Z型穿流桨的微观混合特性。首先,实验考察了加料时间对微观混合的影响,比较了向心桨（CT）、Rushton桨（DT）、45°下压三斜叶桨（PBTD）三种桨及10种不同双层桨组合的功率准数和微观混合效率。研究发现,DT、CT和PBTD的功率准数随雷诺数的增加保持不变,DT桨的功率准数约为CT桨的两倍、PBTD桨的四倍。随着单位体积功耗的增加,三种桨的离集指数逐渐减小,且DT<CT<PBTD。双层桨的搅拌功耗主要受功率准数大的搅... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 混合过程
    1.3 微观混合
        1.3.1 微观混合研究基础
        1.3.2 微观混合数值模拟
        1.3.3 微观混合实验研究
        1.3.4 黏性溶液中微观混合实验研究
    1.4 混合强化
        1.4.1 混沌混合强化
        1.4.2 搅拌桨优化
    1.5 本课题研究内容
第2章 实验方法与实验装置
    2.1 实验体系的选择
        2.1.1 反应体系的选择
        2.1.2 增黏剂的选择
    2.2 实验装置及流程
    2.3 碘三络离子标准曲线的标定
        2.3.1 标准溶液的配制
        2.3.2 标准曲线的测定
    2.4 功率的测量
    2.5 表观黏度及雷诺数的计算
    2.6 本章小结
第3章 向心桨及其组合桨微观混合实验
    3.1 加料时间对微观混合的影响
    3.2 取样时间的确定
    3.3 单层桨微观混合特性
        3.3.1 单层桨的搅拌功率准数
        3.3.2 单层桨桨型对微观混合的影响
    3.4 双层组合桨的微观混合特性
        3.4.1 上层桨为斜叶桨的桨组合
        3.4.2 上层桨为向心桨的桨组合
        3.4.3 上层桨为Rushton桨的桨组合
    3.5 本章小结
第4章 Z型穿流桨微观混合实验
    4.1 Z型穿流桨与其他桨型微观混合特性对比
    4.2 ZPI结构参数对N_P和X_S的影响
        4.2.1 孔径的影响
        4.2.2 单节长度的影响
        4.2.3 Z型角度的影响
    4.3 ZPI构型优化
    4.4 进料位置的影响
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]几种单层桨搅拌槽内宏观混合特性的比较[J]. 李挺,贾卓泰,张庆华,杨超,毛在砂.  化工学报. 2019(01)
[2]穿流-柔性组合桨强化搅拌槽中流体混沌混合特性[J]. 刘仁龙,李爽,刘作华,陶长元,王运东.  化工学报. 2015(12)
[3]柔性桨与自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合[J]. 刘作华,杨鲜艳,谢昭明,刘仁龙,陶长元,王运东.  化工学报. 2013(08)
[4]24种搅拌器的功率曲线[J]. 陈志希,谢明辉,周国忠,虞培清,王抚华.  化学工程. 2010(03)
[5]搅拌槽内具滑移特性非牛顿流体的搅拌功率及混合特性研究[J]. 于飞,包雨云,黄雄斌.  高校化学工程学报. 2009(05)
[6]微通道反应器微观混合效率的实验研究[J]. 王琦安,王洁欣,余文,邵磊,陈建峰.  北京化工大学学报(自然科学版). 2009(03)
[7]搅拌槽混沌混合研究进展[J]. 杨锋苓,周慎杰,张翠勋.  化工进展. 2008(10)
[8]半椭圆管盘式涡轮搅拌桨气-液分散特性[J]. 张新年,刘新卫,包雨云,高正明.  过程工程学报. 2008(03)
[9]T形微混合器内的混合特性[J]. 赵玉潮,应盈,陈光文,袁权.  化工学报. 2006(08)
[10]多层桨搅拌槽内的液-液分散特性[J]. 包雨云,刘新卫,高正明,王英琛,黎树根.  合成橡胶工业. 2004(05)

博士论文
[1]微观混和问题的理论与实验研究[D]. 李希.浙江大学 1992

硕士论文
[1]多相搅拌反应器内桨型对传质的影响[D]. 蔡雅婷.北京化工大学 2016
[2]粘性体系微观混合实验研究[D]. 崔莎莎.浙江大学 2006
[3]搅拌槽内非牛顿流体的微观混合特性[D]. 丛海峰.北京化工大学 2005



本文编号：3647762