多相攪拌槽內(nèi)宏觀及微觀混合特性的實驗研究.pdf

1、多相攪拌槽反應器廣泛應用于化工及其相關生產(chǎn)過程。因此，對多相攪拌槽反應器內(nèi)混合特性進行研究，對于反應器的設計、放大及優(yōu)化有重要意義。攪拌槽內(nèi)的混合過程按其尺度大小可分為宏觀混合、介觀混合和微觀混合。在包含快速化學反應的混合過程中，反應物分子尺度的混合（微觀混合）會直接影響到化學反應的結(jié)果。而宏觀混合則體現(xiàn)在反應器尺度上達到混合均勻所需要的混合時間長短?；旌蠒r間的大小與攪拌槽內(nèi)物料混合所用攪拌裝置類型及消耗功率直接相關，對反應器的設計及放

2、大有重要意義。因此，本論文從微觀混合和宏觀混合兩方面對多相攪拌槽內(nèi)混合特性進行研究。
　　目前已有的微觀混合研究多針對液體單相體系，少有關于多相體系內(nèi)微觀混合特性的研究。且已有研究實驗設備尺寸小、實驗操作范圍較窄，考察因素較少，相關研究較為缺乏。本文首先在直徑為0.3m的單層HEDT槳攪拌槽內(nèi)，采用碘化物-碘酸鹽平行競爭反應體系，系統(tǒng)研究了攪拌槽內(nèi)的氣-液體系微觀混合特性，主要考察進料時間、管內(nèi)返混、槳徑、功率、加料位置、表觀氣速

3、對液相微觀混合的影響。本文推薦采用D/T=0.33的HEDT攪拌槳用于工業(yè)氣-液操作。槳葉排出區(qū)內(nèi)，在距槳葉端0.2D以內(nèi)加料時，通氣對微觀混合影響較小;在距槳葉0.3D位置處加料時，通氣后微觀混合效果明顯變差。然而液面及壁面處，通氣可以明顯改善微觀混合效果。
　　伴隨工業(yè)裝置的不斷擴大，化工設備逐漸向大型化發(fā)展，對多層槳攪拌槽的需求不斷增加。對于碘化物-碘酸鹽平行競爭體系，采用多次加料法可明顯縮短實驗時間減少實驗費用，對于大體積

4、攪拌槽內(nèi)微觀混合研究有較大的應用價值。本文在三層組合槳(HEDT+2WHD)攪拌槽內(nèi)，采用連續(xù)加料碘化物-碘酸鹽平行競爭體系，對多相攪拌槽內(nèi)微觀混合特性進行研究。主要考察分散相濃度（氣體、固體顆粒）、操作條件（加料位置、功耗）對槽內(nèi)微觀混合特性的影響。結(jié)果表明，顆粒與氣泡共同存在條件下，液相湍流程度降低，這是由于氣泡與顆粒碰撞過程耗散大量能量所致。本文提出阻尼膜耗散模型（DampingFilmDissipationmodel，DFD）用

5、于描述氣泡與顆粒碰撞過程中的能量耗散機理。
　　目前對于沸騰態(tài)多相體系內(nèi)的宏觀混合時間研究較少。本文針對多相體系，對電導率法進行優(yōu)化;在精準測量常溫、沸騰態(tài)攪拌槽內(nèi)功率特性及顆粒臨界懸浮轉(zhuǎn)速的前提下，對沸騰態(tài)多相攪拌槽內(nèi)的混合時間進行研究，主要考察分散相濃度（氣體、顆粒）、功耗、溫度對混合時間的影響。結(jié)果表明:氣-液兩相體系內(nèi)，常溫條件下，通氣后混合時間延長;然而，沸騰條件下，表觀氣速越大，混合時間越短。沸騰條件下，氣-液-固三相