聚醚多元醇中氣-液混合過程的實驗研究與數(shù)值模擬.pdf

1、論文選用聚醚多元醇(PPG)作為研究介質,借助實驗和數(shù)值模擬相結合的方法,研究了三層槳攪拌釜內聚合體系氣-液兩相流的混合特性。重點考察了溫度、攪拌轉速、通氣流量以及不同類型的三層槳對空氣-PPG兩相的流場特性、攪拌功率特性及氣含率特性的影響,為聚合攪拌設備的設計、放大及優(yōu)化和聚合體系氣-液兩相的數(shù)值模擬提供理論基礎。
　　 首先,在20℃～120℃范圍內,對組合槳Ⅰ(下層六半橢圓管渦輪槳+中層四寬葉翼型上提槳+上層四寬葉翼型上提

2、槳)和組合槳Ⅱ(下層六斜葉開啟式槳+中層六斜葉圓盤渦輪槳+上層六半橢圓管渦輪槳)攪拌釜內空氣-水/PPG體系的攪拌功率特性和氣含率特性進行了實驗研究。結果表明,在相同的條件下,隨著通氣流量和攪拌轉速的增大,兩種體系的氣含率均升高,相對功率消耗都減小；隨著溫度的升高,兩種體系的氣含率也減小,空氣.水體系中相對功率消耗增加,而空氣-PPG體系中相對功率消耗卻減??；組合槳Ⅰ的綜合性能優(yōu)于組合槳Ⅱ,這有利于獲得較高的氣含率和通氣攪拌功率,使之更

3、適合用于聚合體系氣.液兩相混合操作的過程之中。同時,通過多元線性回歸得到了氣含率和相對功率消耗經驗關聯(lián)式,為高溫條件下氣-液兩相攪拌釜的設計和放大提供理論依據(jù)。
　　 其次,采用FLUENT數(shù)值模擬和激光多普勒測速儀(LDV)測試相結合的方法,研究了兩種組合槳攪拌釜內PPG的流場特性,重點對釜內流體的流場、速度分布和功率消耗進行了分析。結果表明,組合槳I的高速區(qū)域分布廣,釜內"死區(qū)"小,軸向和徑向速度大,攪拌功率消耗小,較適合用

4、于聚合攪拌釜中；數(shù)值模擬結果與LDV測試結果吻合較好,說明本文選用的數(shù)值模擬方法可行,結果可靠；三個方向的速度分量中,周向速度最大,因而如何減小流體隨槳葉周向運動,增加徑向和軸向混合,是提高聚合物攪拌混合效率的關鍵。
　　 最后,采用FUENT軟件中Euler-Euler模型、多種參考系法(MFR)法、Laminar模型及單一氣泡尺寸,模擬了三層槳攪拌釜內空氣-PPG兩相的流動混合特性,得到了不同攪拌轉速和通氣流量下,空氣-PP