低雷诺数下实现机械搅拌混沌混合的模拟与实验研究
发布时间：2021-06-25 10:41
搅拌操作是最常见、应用最广的流体混合过程的单元操作之一,大量应用于冶金、化工及废水处理等工程行业。本文主要研究讨论的是搅拌技术中的机械搅拌。在某些工程问题中,需要在低雷诺数下进行机械搅拌,且有些搅拌介质粘度较大,这对机械搅拌的操作与搅拌器的结构优化提出了更高的要求。本文基于混沌理论,结合机械搅拌工艺特性及设计参数,合理的简化模型结构,建立了机械搅拌数值计算模型,设计并搭建机械搅拌水模型实验平台,采用平面激光诱导荧光（PLIF）技术,对比数值计算模型的计算结果,研究了不同的挡板布置（不安装挡板、安装4片挡板及安装6片挡板）及两个控制变量（偏心率、搅拌转速）引起的搅拌槽内流场及流型变化对混合效率及搅拌稳定时间的影响,以及搅拌槽内搅拌介质为油水两相时,上述设置引起的搅拌槽内流场及流型变化对混合效率及搅拌稳定时间的影响。研究表明,搅拌轴偏心布置能破坏槽内流场分布的对称性,一定程度上干扰混合隔离区的稳定存在。偏心率过小时槽内流场仍趋于对称,切向流动明显。随着偏心率的增加,高速区域流体在速度势的作用下流向低速流体区,打破搅拌槽内切向流动的周期性,削弱混合隔离区。安装4片挡板时,切向力对流体的切向作...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
gure1.1FluiD)这一方法
性的有效工中获取到一D 方法能的影响[54-合情况。另器的反应过的优势，CD 数值计分（包括搅行三维物理建物理模解即在确算，一般利性，以及搅工具，不仅一些由实验能够模拟出处-56]。通过对另一方面就过程，就可CFD 才在科计算流程图如搅拌槽、搅理模型建立型进行空间确定了相应的利用软件及搅拌槽内部仅很大程度验方法无法处于不同工对流场进行就是模型与可以预计放科学技术飞如图 1.2 所搅拌轴、搅立，并确定间离散，使的边界条件及程序完成部的速度矢度上降低了工法得到的信工况下，对行可视化，能与设备的大放大后的混合飞速发展的今所示。在本文搅拌桨以及一定流动控制方使其被划分件、湍流模成；后处理是矢量、压力工作量，节息，受到了流场的流体能够让研究小，一旦被合和反应性今天，在各文中，建模一些研究必方程及初、分成多个控制型等的基础是指获得搅云图等内流节省了大量了广大研究体混合、热究人员直观被验证可以性能[57,58]。个领域都得模就是将搅必须的附属边值条件制方程能够础上，根据搅拌设备的流状态。量的时究人员热量传观的看以合理也正得到广搅拌设属设备件；生够求解据实际的功率
数挡沌经场板内板板(c)Figu数的取值、挡挡板系数作为沌搅拌理论，经验性占据主的变化。本板时挡板对搅混合情况进板数量；板宽度，mm离底挡板图 2.1ure 2.1 Four挡板安装方为影响搅拌，以挡板设主导，研究本文采用较搅拌槽内流进行了对比 /d dn b Dm；常见的四种common me方式的差异拌槽内混合设置方式结究结果与实较常见的侧流形的影响比。根据全 1.2 0.35(d种挡板安装方ethods of baf都会影响到合效率的因合搅拌方式际过程相差壁挡板进行进行了研究全挡板条件[d)底部十字挡方式ffle mounting到搅拌槽内素这类课题式对混合程差很大，而行分析，对究，并与不72]：挡板g内部的流场题不在少数程度影响的而且不能直对安装 4 片不安装挡板分数报观挡时
【参考文献】：
期刊论文
[1]层流搅拌槽研究方法及研究现状[J]. 王伟龙,刘鑫,孙桐运. 石化技术. 2017(12)
[2]搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性[J]. 谷德银,刘作华,张姬一哲,邱发成,李军,陶长元,王运东. 化工学报. 2018(02)
[3]基于CFD流场模拟的反应釜结构设计[J]. 徐胜利,张博伦,程昉. 化工进展. 2016(S2)
[4]搅拌容器中的混合时间:实验技术的综述（英文）[J]. Gabriel Ascanio. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(07)
[5]“波纹”内壁搅拌槽内的湍流流动特性[J]. 张翠勋,杨锋苓,连继咏. 化工进展. 2015(04)
[6]偏心组合桨搅拌槽内层流混合过程的数值模拟[J]. 梁瑛娜,高殿荣,拜亮. 化工进展. 2014(12)
[7]全挡板条件下挡板数目对搅拌式反应罐内部流场的影响[J]. 刘青,田强. 应用科技. 2014(04)
[8]顶吹两相流影响熔池搅拌效果的水模型实验研究[J]. 熊靓,王华,王冲,王仕博,杨濮亦,刘泛函. 化工进展. 2014(07)
[9]环保疏浚余水处理混合搅拌装置设计[J]. 王苗苗,胡保安,顾平. 中国港湾建设. 2014(05)
[10]圆盘涡轮式桨叶对搅拌槽混合特性影响的CFD研究[J]. 贾慧灵,齐岩,李沼希. 化工进展. 2014(05)
硕士论文
[1]低雷诺数下搅拌槽/反应器内流动特性的实验研究[D]. 姜蒙霞.北京化工大学 2013
[2]搅拌槽内混沌混合的数值模拟[D]. 李勃.山东大学 2008
本文编号：3249062
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
gure1.1FluiD)这一方法
性的有效工中获取到一D 方法能的影响[54-合情况。另器的反应过的优势，CD 数值计分（包括搅行三维物理建物理模解即在确算，一般利性，以及搅工具，不仅一些由实验能够模拟出处-56]。通过对另一方面就过程，就可CFD 才在科计算流程图如搅拌槽、搅理模型建立型进行空间确定了相应的利用软件及搅拌槽内部仅很大程度验方法无法处于不同工对流场进行就是模型与可以预计放科学技术飞如图 1.2 所搅拌轴、搅立，并确定间离散，使的边界条件及程序完成部的速度矢度上降低了工法得到的信工况下，对行可视化，能与设备的大放大后的混合飞速发展的今所示。在本文搅拌桨以及一定流动控制方使其被划分件、湍流模成；后处理是矢量、压力工作量，节息，受到了流场的流体能够让研究小，一旦被合和反应性今天，在各文中，建模一些研究必方程及初、分成多个控制型等的基础是指获得搅云图等内流节省了大量了广大研究体混合、热究人员直观被验证可以性能[57,58]。个领域都得模就是将搅必须的附属边值条件制方程能够础上，根据搅拌设备的流状态。量的时究人员热量传观的看以合理也正得到广搅拌设属设备件；生够求解据实际的功率
数挡沌经场板内板板(c)Figu数的取值、挡挡板系数作为沌搅拌理论，经验性占据主的变化。本板时挡板对搅混合情况进板数量；板宽度，mm离底挡板图 2.1ure 2.1 Four挡板安装方为影响搅拌，以挡板设主导，研究本文采用较搅拌槽内流进行了对比 /d dn b Dm；常见的四种common me方式的差异拌槽内混合设置方式结究结果与实较常见的侧流形的影响比。根据全 1.2 0.35(d种挡板安装方ethods of baf都会影响到合效率的因合搅拌方式际过程相差壁挡板进行进行了研究全挡板条件[d)底部十字挡方式ffle mounting到搅拌槽内素这类课题式对混合程差很大，而行分析，对究，并与不72]：挡板g内部的流场题不在少数程度影响的而且不能直对安装 4 片不安装挡板分数报观挡时
【参考文献】：
期刊论文
[1]层流搅拌槽研究方法及研究现状[J]. 王伟龙,刘鑫,孙桐运. 石化技术. 2017(12)
[2]搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性[J]. 谷德银,刘作华,张姬一哲,邱发成,李军,陶长元,王运东. 化工学报. 2018(02)
[3]基于CFD流场模拟的反应釜结构设计[J]. 徐胜利,张博伦,程昉. 化工进展. 2016(S2)
[4]搅拌容器中的混合时间:实验技术的综述（英文）[J]. Gabriel Ascanio. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(07)
[5]“波纹”内壁搅拌槽内的湍流流动特性[J]. 张翠勋,杨锋苓,连继咏. 化工进展. 2015(04)
[6]偏心组合桨搅拌槽内层流混合过程的数值模拟[J]. 梁瑛娜,高殿荣,拜亮. 化工进展. 2014(12)
[7]全挡板条件下挡板数目对搅拌式反应罐内部流场的影响[J]. 刘青,田强. 应用科技. 2014(04)
[8]顶吹两相流影响熔池搅拌效果的水模型实验研究[J]. 熊靓,王华,王冲,王仕博,杨濮亦,刘泛函. 化工进展. 2014(07)
[9]环保疏浚余水处理混合搅拌装置设计[J]. 王苗苗,胡保安,顾平. 中国港湾建设. 2014(05)
[10]圆盘涡轮式桨叶对搅拌槽混合特性影响的CFD研究[J]. 贾慧灵,齐岩,李沼希. 化工进展. 2014(05)
硕士论文
[1]低雷诺数下搅拌槽/反应器内流动特性的实验研究[D]. 姜蒙霞.北京化工大学 2013
[2]搅拌槽内混沌混合的数值模拟[D]. 李勃.山东大学 2008
本文编号：3249062
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