不溶液-液分散在攪拌槽內(nèi)的CFD模擬.pdf

1、平均液滴尺寸（d32）和液滴尺寸分布（DSD）是描述不溶液-液分散程度的兩個非常重要的參數(shù)，決定著兩相接觸面積的大小，進而影響著相間傳質(zhì)、傳熱和化學反應(yīng)速率的大小。確定兩相分散效果的影響因素進而實現(xiàn)對分散過程的有效控制，對于理論研究和實際應(yīng)用具有重要意義。
　　本文利用計算流體動力學（CFD）方法詳細研究了不溶液-液體系在攪拌槽內(nèi)的分散過程。使用多重參考系（MFR）技術(shù)模擬葉輪旋轉(zhuǎn)，使用基于歐拉-歐拉方法的k-ε模型模擬湍流流動，

2、采用基于離散求解的群體平衡模型（PBM）描述分散相液滴的破碎聚結(jié)過程。
　　以水-油體系（重相分散于輕相）作為研究對象，詳細考察了葉輪轉(zhuǎn)速（N）、分散相體積分數(shù)、連續(xù)相粘度（μc）對d32和DSD的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當兩相組成一定時，增大葉輪轉(zhuǎn)速和連續(xù)相粘度均有利于兩相的分散，且基于個數(shù)的液滴尺寸分布在不同轉(zhuǎn)速和連續(xù)相粘度條件下出現(xiàn)了雙峰分布，而基于體積的液滴尺寸分布則始終為單峰分布。隨著分散相體積分數(shù)的增大，d32和S/V均增大。

3、研究還發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，液滴平均直徑與葉輪轉(zhuǎn)速、分散相體積分數(shù)均呈現(xiàn)良好的對數(shù)線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達0.999以上。
　　對于油-水體系（輕相分散與重相），葉輪轉(zhuǎn)速、分散相體積分數(shù)和連續(xù)相粘度對分散效果的影響類似于前面水-油體系的情況。葉輪安裝高度（C）、葉片偏角和葉輪類型能夠改變體系的流場，對油-水體系的分散過程具有顯著影響。懸浮液滴的分散與流場有關(guān)，尤其是與葉輪以上靠近自由液面的流場有關(guān)，受葉輪以下區(qū)域流場的影響較弱。研究發(fā)