高粘假塑性體系在攪拌槽中的氣液傳質(zhì)特性研究.pdf

1、在氣液接觸設(shè)備的基礎(chǔ)研究中，研究對(duì)象大部分涉及牛頓流體，多為水-空氣體系，在化工行業(yè)和生化行業(yè)非牛頓流體較為普遍且目前傳質(zhì)研究較少。在生物發(fā)酵行業(yè)尤其是好氧菌發(fā)酵過(guò)程中，隨著發(fā)酵的進(jìn)行發(fā)酵液粘度逐漸增加，氧氣的傳遞受到阻礙，發(fā)酵過(guò)程受到抑制。本文就這一工業(yè)生產(chǎn)為背景研究在高粘度的假塑性體系中氧氣的傳質(zhì)性質(zhì)。同時(shí)采用CFX軟件對(duì)這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的放大和工業(yè)生產(chǎn)提供參考。
　　本文主要采用interMIG槳型，在槳

2、型的選取中采用主副葉同向和主副葉反向兩種槳型，分別記做interMIGDD和interMIGUD。實(shí)驗(yàn)裝置為直徑T=476 mm的有機(jī)玻璃攪拌槽，非牛頓流體選用CMC水溶液。分?jǐn)?shù)分別為0.5％，0.75％，1.0％，1.25％，1.5％，1.75％，其中0.5％只用于槳型和層間距的研究。在各影響因素的研究實(shí)驗(yàn)中氧氣濃度由溶氧電極測(cè)得。
　　在槳型的實(shí)驗(yàn)研究中，發(fā)現(xiàn)主副葉反向的interMIG槳型更有利于氣液傳質(zhì)的進(jìn)行，并且隨著單位

3、質(zhì)量功的增加這種優(yōu)勢(shì)更加明顯，傳質(zhì)系數(shù)差值最大可達(dá)到50％;本文所用攪拌槳直徑D=290 mm，在層間距的研究中采用0.36D，0.5D，0.69D三種層間距，實(shí)驗(yàn)研究表明在相同單位質(zhì)量功下0.5D傳質(zhì)效果更好，與0.36D相比最高能提高25％，與0.69D相比最高能提高11％左右;在攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)傳質(zhì)效果影響的實(shí)驗(yàn)研究中采用350rpm，400 rpm，450 rpm，500 rpm四個(gè)不同轉(zhuǎn)速，發(fā)現(xiàn)不管溶液的粘度大小，其容積傳質(zhì)系數(shù)隨轉(zhuǎn)

4、速的變化都是增大趨勢(shì)，且增速基本同步;在通氣量對(duì)傳質(zhì)效果影響的實(shí)驗(yàn)研究中采用5 m3·h-1，10 m3·h-1，15 m3·h-1，20m3·h-1四個(gè)不同的通氣量，發(fā)現(xiàn)同一轉(zhuǎn)速下隨著通氣量的增大，容積傳質(zhì)系數(shù)增加明顯;在分布器直徑對(duì)傳質(zhì)效果影響的實(shí)驗(yàn)研究中采用0.55T，0.65T，0.75T三個(gè)不同的分布器直徑，發(fā)現(xiàn)分布器直徑越大越有利于氣液混合。在相同單位質(zhì)量功時(shí)，0.75T比0.55T傳質(zhì)系數(shù)增加最多可達(dá)到12％左右。在表觀粘