基于實驗和仿真的攪拌反應(yīng)器氣液流動特性研究.pdf

1、反應(yīng)器是過程工業(yè)中最常見的主要化工單元操作設(shè)備之一，其中攪拌反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于化工、生物、制藥等行業(yè)，攪拌式反應(yīng)器主要包括釜體、攪拌器、驅(qū)動系統(tǒng)、換熱器、控制系統(tǒng)等部分，內(nèi)部有攪拌器、換熱盤管、擋板、氣體分布器等結(jié)構(gòu)，工作介質(zhì)主要包括氣、液、固三相。攪拌反應(yīng)器內(nèi)的流場流動特性和多相分布特性是影響攪拌和化學(xué)反應(yīng)的主要因素。
　　本文基于CFD數(shù)值模擬和流場測試技術(shù)，針對六斜葉開啟渦輪式攪拌器(XK)、斜葉圓盤渦輪式攪拌器(ZY)和四寬

2、葉可拆板式螺旋槳(KSX)三種攪拌器，對其攪拌特性進行了CFD數(shù)值模擬和實驗分析。另外，針對一種工業(yè)用氣液兩相多層攪拌式反應(yīng)器，對其內(nèi)部流場和氣液分散特性進行了數(shù)值模擬。由于該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，網(wǎng)格劃分采用六面體和四面體網(wǎng)格相結(jié)合的混合網(wǎng)格，選擇Realizable k-ε湍流模型，氣液兩相流采用VOF模型和Euler-Euler雙流體模型，動靜區(qū)域的處理采用滑移網(wǎng)格法(SM)，求解瞬態(tài)下的攪拌流場。
　　對XK、ZY兩種渦輪攪拌

3、器和KSX四寬葉旋槳攪拌器，在與CFD分析相同的條件下，分別完成了攪拌實驗。所得到的速度場、壓力場等流場分布特性，最終得到與CFD分析相符的結(jié)論:三種槳型均為軸流槳，且ZY槳的軸流現(xiàn)象最為明顯;攪拌混合的劇烈程度以XK槳最為劇烈，液面出現(xiàn)輕微的下凹漩渦現(xiàn)象;攪拌軸輸出扭矩大小以XK槳為最大，ZY槳次之，KSX槳最小。另外，對一種工業(yè)用氣液兩相多層攪拌式反應(yīng)器進行CFD分析，得到其速度場、壓力場等流場分布以及氣液兩相的分布狀態(tài)，并總結(jié)得到