固-液攪拌槽內(nèi)液相湍流特性研究.pdf

1、固-液攪拌是石油，化工，冶金行業(yè)中必不可少的單元操作之一。攪拌槽內(nèi)低粘度下流體的宏觀混合速率取決于渦流擴(kuò)散，即取決于槽內(nèi)流體的湍動，因此研究固-液湍流對工業(yè)生產(chǎn)有重要的意義。
　　 本實驗研究攪拌槽內(nèi)湍流狀態(tài)下，固-液兩相流流動特性。目前對高粘度、高濃度的固-液湍流特性的研究只能靠模擬來預(yù)測，由于模擬軟件自身的缺陷，無法反映實驗中流場的真實情況。所以本課題目的是做低粘度、低密度下的固-液兩相流PIV實驗，并與模擬結(jié)果進(jìn)行比較，指

2、出模擬與真實實驗的差別。為能夠比較精確的預(yù)測出攪拌槽內(nèi)固-液湍流的流動狀態(tài)，提供實驗依據(jù)。
　　 實驗在直徑為220mm的透明有機(jī)方槽內(nèi)進(jìn)行，用2D-PIV系統(tǒng)對流場進(jìn)行拍攝。固相體積分?jǐn)?shù)從0.2％(ψ)到5％(ψ)變化。實驗研究表明，加入固體顆粒后，液相速度，湍動能，湍流動能耗散率都會隨著濃度變化而變化。與單相相比，槳葉區(qū)顆粒濃度在0.2％-0.9％時，液相速度，湍流動能與顆粒濃度成指數(shù)衰減；湍流動能耗散率與顆粒濃度成指數(shù)關(guān)系

3、增長；在近壁區(qū)，隨顆粒濃度增加，液相平均速度總體呈衰減趨勢。當(dāng)粒子從0.2％增加到0.9％(ψ時，液相平均湍流動能總體呈減小趨勢，當(dāng)粒子從1％增加到5％(ψ時，液相平均湍流動能總體呈增加趨勢；平均湍流動能耗散率持續(xù)增加。
　　 用CFX軟件在與實驗相同條件下的固-液攪拌操作進(jìn)行了模擬。宏觀流型和矢量方向與實驗基本一致。在較低濃度下(0.2％-0.7％(ψ))模擬葉輪區(qū)局部的湍流動能值與實驗值基本接近。其他濃度湍流特性值與實驗值誤