管線型高剪切混合器液-液過程的性能研究與優(yōu)化.pdf

1、高剪切混合器是一種新型過程強(qiáng)化設(shè)備，由于超高的剪切速率與湍動能耗散率，高剪切混合器（HSMs）能夠促使相界面快速更新、強(qiáng)化液滴破碎效率、增大相間接觸面積，在液液傳質(zhì)與乳化領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。本文針對管線型高剪切混合器（inline-HSM）的液液傳質(zhì)與乳化性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，對于其在液-液體系的應(yīng)用和優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。
　　首先，通過煤油-苯甲酸-水萃取體系，測定了葉片-網(wǎng)孔與定轉(zhuǎn)子-齒合型管線高剪切混合器的液-液傳質(zhì)性能?？疾?/p>

2、了不同的轉(zhuǎn)速、兩相流量與表面活性劑濃度對于傳質(zhì)效率與總體積傳質(zhì)系數(shù)的影響。并且將實驗結(jié)果與操作變量進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。實驗發(fā)現(xiàn)，傳質(zhì)效率與總體積傳質(zhì)系數(shù)隨轉(zhuǎn)速和水相流量增加而明顯增大；傳質(zhì)效率隨有機(jī)相流量增加而減小，而總體積傳質(zhì)系數(shù)隨有機(jī)相流量增加而增大。傳質(zhì)效率與總體積傳質(zhì)系數(shù)都隨表面活性劑濃度增大呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。
　　其次，探究了定子幾何結(jié)構(gòu)對葉片-網(wǎng)孔型高剪切混合器乳化和傳質(zhì)性能的影響。通過實驗測定了在開孔率相同（基于定子外

3、圈計算為24.4％）的情況下，不同開孔形狀（圓形、菱形、“S”型、齒形、十字形）和開孔數(shù)目（30、60、120、480）的定子的液滴分布與傳質(zhì)系數(shù)。實驗結(jié)果表明，定子開孔形狀對液-液體系的平均粒徑和總體積傳質(zhì)系數(shù)的影響較小，而開孔數(shù)目對分散與傳質(zhì)效果有明顯影響，乳化與傳質(zhì)效果隨定子開孔數(shù)目的增加存在最優(yōu)值。流體的凈功耗隨開孔形狀的變化很小，隨開孔數(shù)目的增加呈明顯先增加后減小的趨勢。采用CFD方法對混合器內(nèi)部湍動能耗散率進(jìn)行了模擬，結(jié)果表