長槳短葉片復合攪拌槳釜內流動特性和放大過程氣液傳質性能研究.pdf

1、本論文針對一種新型的長槳短葉片(Long-Short Blades，LSB)復合式表面自吸氣攪拌槳，采用實驗研究和計算流體力學方法，研究其在攪拌釜內的流體流動特性和放大過程中的氣液傳質性能。
　　論文首先利用大渦模擬（Large Eddy Simulation，LES）方法和Dynamic Kinetic Energy Transport(DKE)亞格子應力模型對直徑為200mm的攪拌釜內流體宏觀流動過程進行研究，同時利用粒子圖象

2、測速（Particle Image Velocimetry，PIV）技術對釜內流體速度場進行測量，并對模擬結果進行驗證。在此基礎上，利用數(shù)值模擬方法比較LSB槳和六葉片圓盤渦輪(Rushton Turbine，RT)槳釜內流體流動特征，考察兩種攪拌槳對應的釜內流體流動過程中的流型、流量、湍流和功率等相關特性。
　　研究結果表明:LSB槳釜內流型整體上呈現(xiàn)單循環(huán)流動，且同時沿軸向存在連續(xù)的交錯對流;LSB槳的長葉片能夠極大地增強短葉

3、片所產(chǎn)生的泵流量，其無量綱泵送能力NQp可以達到1.02，而RT槳的NQp僅有0.43;LSB槳在釜內的產(chǎn)生的湍動能較大且分布更為均勻，整體上接近RT槳釜內的2.5倍。此外，LSB槳在用于不同液位高度的攪拌時，釜內流體流動特性基本不變。另外，單位體積功率消耗P/V隨著攪拌液位和攪拌體積的增加曾現(xiàn)下降趨勢。
　　其次，論文利用穩(wěn)態(tài)亞硫酸鈉氧化法對LSB槳幾何近似放大過程中的氣液傳質性能進行了研究。實驗首先以重現(xiàn)文獻中公布的結果來驗證

4、測量方法的正確性，然后測量并分析了等比例放大過程中直徑為200mm、400mm和600mm的攪拌釜的功率、氣液分散和傳質等相關特性。
　　研究結果表明:在放大過程中，當葉端速度Utip較低時，LSB槳攪拌釜內氣體在液相中的分散區(qū)域隨著葉端速度Utip的改變發(fā)生顯著變化;當葉端速度Utip較大時，隨葉端速度Utip增大，氣體在液相中的分散區(qū)域基本保持不變、充滿全釜，但氣泡破碎更加劇烈，氣泡尺寸逐漸減小;當攪拌釜直徑達到400mm時，