長(zhǎng)槳短葉片復(fù)合攪拌槳釜內(nèi)流動(dòng)特性和放大過(guò)程氣液傳質(zhì)性能研究.pdf

1、本論文針對(duì)一種新型的長(zhǎng)槳短葉片(Long-Short Blades，LSB)復(fù)合式表面自吸氣攪拌槳，采用實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算流體力學(xué)方法，研究其在攪拌釜內(nèi)的流體流動(dòng)特性和放大過(guò)程中的氣液傳質(zhì)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(yīng)力模型對(duì)直徑為200mm的攪拌釜內(nèi)流體宏觀流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行研究，同時(shí)利用粒子圖象

2、測(cè)速（Particle Image Velocimetry，PIV）技術(shù)對(duì)釜內(nèi)流體速度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬方法比較LSB槳和六葉片圓盤(pán)渦輪(Rushton Turbine，RT)槳釜內(nèi)流體流動(dòng)特征，考察兩種攪拌槳對(duì)應(yīng)的釜內(nèi)流體流動(dòng)過(guò)程中的流型、流量、湍流和功率等相關(guān)特性。
　　研究結(jié)果表明:LSB槳釜內(nèi)流型整體上呈現(xiàn)單循環(huán)流動(dòng)，且同時(shí)沿軸向存在連續(xù)的交錯(cuò)對(duì)流;LSB槳的長(zhǎng)葉片能夠極大地增強(qiáng)短葉

3、片所產(chǎn)生的泵流量，其無(wú)量綱泵送能力NQp可以達(dá)到1.02，而RT槳的NQp僅有0.43;LSB槳在釜內(nèi)的產(chǎn)生的湍動(dòng)能較大且分布更為均勻，整體上接近RT槳釜內(nèi)的2.5倍。此外，LSB槳在用于不同液位高度的攪拌時(shí)，釜內(nèi)流體流動(dòng)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(shì)。
　　其次，論文利用穩(wěn)態(tài)亞硫酸鈉氧化法對(duì)LSB槳幾何近似放大過(guò)程中的氣液傳質(zhì)性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)首先以重現(xiàn)文獻(xiàn)中公布的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證

4、測(cè)量方法的正確性，然后測(cè)量并分析了等比例放大過(guò)程中直徑為200mm、400mm和600mm的攪拌釜的功率、氣液分散和傳質(zhì)等相關(guān)特性。
　　研究結(jié)果表明:在放大過(guò)程中，當(dāng)葉端速度Utip較低時(shí)，LSB槳攪拌釜內(nèi)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(dāng)葉端速度Utip較大時(shí)，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(dāng)攪拌釜直徑達(dá)到400mm時(shí)，