φ38脈沖篩板柱液滴直徑分布的研究和模擬.pdf

1、脈沖篩板柱的生產(chǎn)能力與萃取效率受到柱內(nèi)兩相流體力學(xué)因素的強(qiáng)烈影響,而分散相液滴直徑及分布作為主要的影響因素之一,對(duì)生產(chǎn)能力和萃取效率有直接和間接的作用,是脈沖篩板柱設(shè)計(jì)、優(yōu)化的基礎(chǔ)。本文應(yīng)用照相法測(cè)取了內(nèi)徑為38mm的標(biāo)準(zhǔn)脈沖篩板柱中,以30％TBP(OK)-水為體系時(shí),各操作參數(shù)下的分散相液滴直徑,并系統(tǒng)地研究了連續(xù)相表觀流速、分散相表觀流速、流比、脈沖強(qiáng)度等操作參數(shù)對(duì)分散相液滴直徑及其分布的影響。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用Fluent軟件對(duì)脈

2、沖篩板柱中兩相流體力學(xué)特性進(jìn)行了研究。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在乳化操作區(qū),連續(xù)相表觀流速、分散相表觀流速、脈沖強(qiáng)度增大都會(huì)導(dǎo)致液滴直徑減小;流比對(duì)液滴直徑的影響與流比的變化方式有關(guān)。通過(guò)定性比較發(fā)現(xiàn):分散相表觀流速比連續(xù)相表觀流速對(duì)液滴直徑的影響小,但兩者對(duì)液滴直徑的影響均小于脈沖強(qiáng)度對(duì)液滴直徑的影響。在擬合液滴直徑計(jì)算式時(shí)采取了兩種處理方法,第一種是忽略了連續(xù)相表觀流速、分散相表觀流速和流比的影響,只考慮了脈沖強(qiáng)度的影響,得到

3、的液滴直徑計(jì)算式為d32=97.51×(Af)-0.86;第二種則全面考慮各操作參數(shù)對(duì)液滴直徑的影響,得到的液滴直徑計(jì)算式為d32=177.68×Vc-0.09Vd-0.07(Af)-0.87。這兩種處理方法得到的計(jì)算式都能較好地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)值,偏差均在±20％以?xún)?nèi)。由于第二種處理方法全面分析了各操作參數(shù)的影響,其得到的液滴直徑計(jì)算式的計(jì)算精確度比第一種的好。對(duì)于液滴直徑分布,由于操作參數(shù)不具有正交性,故從118組數(shù)據(jù)中隨機(jī)抽取了12組操作

4、狀態(tài)。通過(guò)對(duì)每組操作狀態(tài)下的液滴直徑數(shù)據(jù)作圖,經(jīng)分析、比較得出,正態(tài)分布函數(shù)能準(zhǔn)確地描述液滴直徑分布特征。
　　 Fluent是計(jì)算流體力學(xué)的專(zhuān)門(mén)軟件之一,故可將其應(yīng)用于脈沖篩板柱中分散相液滴直徑分布、連續(xù)相和分散相表觀流速分布與體積分布等流體力學(xué)特性的模擬。分散相液滴直徑分布的模擬結(jié)果表明,隨著柱高的增加液滴直徑的大小與分布趨于均勻,這與實(shí)驗(yàn)所觀察到的現(xiàn)象一致。兩相表觀流速與體積分布的模擬結(jié)果,除了能在大體趨勢(shì)上與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較好