偏心攪拌槽內(nèi)流場及固體懸浮特性的研究.pdf

1、攪拌與混合操作是石油、化工、生物、制藥等行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的單元操作之一，經(jīng)常涉及到物料的傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)，對攪拌槽內(nèi)流場進行研究是分析這些過程的基礎(chǔ)。攪拌技術(shù)的核心任務(wù)就是要弄清對于某類攪拌所需要的流場，應(yīng)該使用何種操作方式才能以最小的能耗獲得適宜的流場，從而達(dá)到預(yù)期的攪拌效果。據(jù)統(tǒng)計，20世紀(jì)90年代世界化學(xué)工業(yè)中由于攪拌設(shè)備的不合理所造成的損失每年為100億美元以上。因此，需要從流體力學(xué)基礎(chǔ)理論出發(fā)，對攪拌槽內(nèi)流動特性和固體懸

2、浮特性進行研究，以促進攪拌理論的進一步發(fā)展。偏心攪拌是從改變攪拌槽的空間結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過攪拌槳偏心安裝來提高攪拌槽內(nèi)流體的動力學(xué)擾動，從而獲得適宜的流場。近年來，偏心攪拌由于其特殊的性能，引起了人們的研究興趣，但至今仍處于探索階段。
　　 本文在國家自然科學(xué)基金項目“軸流式葉輪內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)空化流的研究”(No.50776040)和江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(蘇財教[2011]8號)的資助下，以偏心攪拌槽內(nèi)液相和固液兩相為研究對

3、象，對不同偏心率下的液相流場以及固體懸浮特性進行了數(shù)值計算和實驗研究，主要工作及所取得的研究成果如下：
　　 1、介紹了偏心攪拌的研究背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡述了偏心攪拌的研究目的、意義，以及論文的主要研究內(nèi)容。
　　 2、從理論、計算和實驗研究三個方面對目前學(xué)術(shù)界研究攪拌槽內(nèi)流場的手段進行了綜述，簡要介紹了各種數(shù)值計算方法的應(yīng)用和PIV測量原理，最后確定了本文的研究方法。
　　 3、運用三維造型軟件Pro/E對

4、計算區(qū)域進行三維造型，利用前處理軟件Gambit進行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，并利用計算流體力學(xué)軟件Fluent對偏心攪拌槽內(nèi)液相流場以及固體懸浮特性進行了數(shù)值模擬，得到了不同偏心率下軸向縱截面內(nèi)的流型以及轉(zhuǎn)速、偏心率等因素對顆粒懸浮特性的影響規(guī)律。
　　 4、在前人研究的基礎(chǔ)上，通過搭建實驗臺，利用高速數(shù)碼攝像、PIV和固體激光發(fā)生器等對偏心攪拌槽內(nèi)部流動狀態(tài)進行了實驗研究，并與數(shù)值計算進行了對比分析，得到的主要結(jié)論有：(1)偏心攪拌