多相攪拌槽內(nèi)宏觀及微觀混合特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、多相攪拌槽反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于化工及其相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程。因此，對(duì)多相攪拌槽反應(yīng)器內(nèi)混合特性進(jìn)行研究，對(duì)于反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、放大及優(yōu)化有重要意義。攪拌槽內(nèi)的混合過(guò)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(xué)反應(yīng)的混合過(guò)程中，反應(yīng)物分子尺度的混合（微觀混合）會(huì)直接影響到化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。而宏觀混合則體現(xiàn)在反應(yīng)器尺度上達(dá)到混合均勻所需要的混合時(shí)間長(zhǎng)短?；旌蠒r(shí)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(guān)，對(duì)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)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(duì)多相攪拌槽內(nèi)混合特性進(jìn)行研究。
　　目前已有的微觀混合研究多針對(duì)液體單相體系，少有關(guān)于多相體系內(nèi)微觀混合特性的研究。且已有研究實(shí)驗(yàn)設(shè)備尺寸小、實(shí)驗(yàn)操作范圍較窄，考察因素較少，相關(guān)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(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)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(jìn)料時(shí)間、管內(nèi)返混、槳徑、功率、加料位置、表觀氣速

3、對(duì)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(shí)，通氣對(duì)微觀混合影響較小;在距槳葉0.3D位置處加料時(shí)，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(kuò)大，化工設(shè)備逐漸向大型化發(fā)展，對(duì)多層槳攪拌槽的需求不斷增加。對(duì)于碘化物-碘酸鹽平行競(jìng)爭(zhēng)體系，采用多次加料法可明顯縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間減少實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，對(duì)于大體積

4、攪拌槽內(nèi)微觀混合研究有較大的應(yīng)用價(jià)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(jìng)爭(zhēng)體系，對(duì)多相攪拌槽內(nèi)微觀混合特性進(jìn)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(duì)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(guò)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(guò)程中的能量耗散機(jī)理。
　　目前對(duì)于沸騰態(tài)多相體系內(nèi)的宏觀混合時(shí)間研究較少。本文針對(duì)多相體系，對(duì)電導(dǎo)率法進(jìn)行優(yōu)化;在精準(zhǔn)測(cè)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(duì)沸騰態(tài)多相攪拌槽內(nèi)的混合時(shí)間進(jìn)行研究，主要考察分散相濃度（氣體、顆粒）、功耗、溫度對(duì)混合時(shí)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(shí)間延長(zhǎng);然而，沸騰條件下，表觀氣速越大，混合時(shí)間越短。沸騰條件下，氣-液-固三相