聚醚多元醇中氣-液混合過程的實(shí)驗(yàn)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(zhì),借助實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究了三層槳攪拌釜內(nèi)聚合體系氣-液兩相流的混合特性。重點(diǎn)考察了溫度、攪拌轉(zhuǎn)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(shè)備的設(shè)計(jì)、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(chǔ)。
　　 首先,在20℃～120℃范圍內(nèi),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(nèi)空氣-水/PPG體系的攪拌功率特性和氣含率特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,在相同的條件下,隨著通氣流量和攪拌轉(zhuǎn)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(shí),通過多元線性回歸得到了氣含率和相對功率消耗經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,為高溫條件下氣-液兩相攪拌釜的設(shè)計(jì)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(jié)合的方法,研究了兩種組合槳攪拌釜內(nèi)PPG的流場特性,重點(diǎn)對釜內(nèi)流體的流場、速度分布和功率消耗進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,組合槳I的高速區(qū)域分布廣,釜內(nèi)"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(jié)果與LDV測試結(jié)果吻合較好,說明本文選用的數(shù)值模擬方法可行,結(jié)果可靠；三個(gè)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(yùn)動,增加徑向和軸向混合,是提高聚合物攪拌混合效率的關(guān)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(nèi)空氣-PPG兩相的流動混合特性,得到了不同攪拌轉(zhuǎn)速和通氣流量下,空氣-PP