微觀混合是化學(xué)工業(yè)中的常見現(xiàn)象,一般指物料從湍流分散后的最小粘性渦尺度（Kolmogorov尺度）到分子尺度的均勻化過程。微觀混合過程對于快速反應(yīng)體系至關(guān)重要。如果微觀混合速率慢于化學(xué)反應(yīng)本征速率,物料就有可能來不及均勻分散而反應(yīng)已經(jīng)完成,從而導(dǎo)致副反應(yīng)頻繁發(fā)生,最終對反應(yīng)收率、轉(zhuǎn)化率、選擇性及產(chǎn)品質(zhì)量等產(chǎn)生重要影響。如何深入研究微觀混合過程的機(jī)理并構(gòu)建相應(yīng)的理論模型一直是國際化學(xué)工程領(lǐng)域中的重點和難點。本文通過分析前人工作,認(rèn)為已有微觀混合模型假定“流體微元間的碰撞頻率為常數(shù)”不具普適性。因此本文基于流體微元間發(fā)生碰撞作用的流體力學(xué)原理,從碰撞頻率方程的推導(dǎo)出發(fā),采用統(tǒng)計學(xué)方法,對流體微元在反應(yīng)器內(nèi)的混合行為建立了帶有隨機(jī)參數(shù)的群體平衡框架,并用標(biāo)準(zhǔn)矩方法進(jìn)行求解,結(jié)合流體微元的物理行為,用累積量-忽略封閉法對未封閉的化學(xué)反應(yīng)項進(jìn)行封閉處理,得到了一個用于描述流體微元間聚并-分散過程的微觀混合模型,并分別對單一反應(yīng)、平行-競爭反應(yīng)、串聯(lián)-競爭反應(yīng)體系建立了基于群體平衡框架的微觀混合模型數(shù)學(xué)表達(dá)式。不同于前人模型,本文將基于群體平衡框架的微觀混合模型推廣應(yīng)用于更多的實驗對照,驗證了模型... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

流體微元聚并-分散過程示意圖

45第3章平行-競爭反應(yīng)體系模型驗證本章以酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應(yīng)體系作為驗證算例，運(yùn)用文獻(xiàn)[114]報道的實驗數(shù)據(jù)對所建立的微觀混合模型進(jìn)行驗證。3.1微觀混合模型參數(shù)文獻(xiàn)[114]采用直徑D=0.19m的不同類型攪拌槳葉的攪拌器（見圖3-1、圖3-2），在內(nèi)徑為0.476m的攪拌釜（具體參數(shù)見圖3-3）內(nèi)進(jìn)行酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應(yīng)體系實驗研究。以半分批方式加料，考察了加料時間、攪拌轉(zhuǎn)速、雷諾數(shù)、加料位置及槳型對微觀混合的影響。反應(yīng)方程式如下：12()()()kNaOHAHClBNaClPHO（3-1）2225225()()()kNaOHACHClCOOCHCCHClCOONaQCHOH（3-2）圖3-1單層CBY槳葉（左）、單層HD-6槳葉（右）示意圖圖3-2三層CBY槳葉（左）、HD-6+2CBY組合槳葉（右）示意圖

45第3章平行-競爭反應(yīng)體系模型驗證本章以酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應(yīng)體系作為驗證算例，運(yùn)用文獻(xiàn)[114]報道的實驗數(shù)據(jù)對所建立的微觀混合模型進(jìn)行驗證。3.1微觀混合模型參數(shù)文獻(xiàn)[114]采用直徑D=0.19m的不同類型攪拌槳葉的攪拌器（見圖3-1、圖3-2），在內(nèi)徑為0.476m的攪拌釜（具體參數(shù)見圖3-3）內(nèi)進(jìn)行酸堿中和與氯乙酸乙酯水解平行-競爭反應(yīng)體系實驗研究。以半分批方式加料，考察了加料時間、攪拌轉(zhuǎn)速、雷諾數(shù)、加料位置及槳型對微觀混合的影響。反應(yīng)方程式如下：12()()()kNaOHAHClBNaClPHO（3-1）2225225()()()kNaOHACHClCOOCHCCHClCOONaQCHOH（3-2）圖3-1單層CBY槳葉（左）、單層HD-6槳葉（右）示意圖圖3-2三層CBY槳葉（左）、HD-6+2CBY組合槳葉（右）示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]高速撞擊流反應(yīng)器的微觀混合特性的實驗研究[D]. 劉一鳴.北京化工大學(xué) 2015
[5]毛細(xì)撞擊流反應(yīng)器微觀混合性能的實驗研究[D]. 郭蕾.北京化工大學(xué) 2013
[6]連續(xù)化微通道內(nèi)微乳液法制備納米氧化鋅的研究[D]. 張曉麗.大連理工大學(xué) 2013
[7]氣—液攪拌槽內(nèi)微觀混合特性的實驗研究[D]. 王沛.北京化工大學(xué) 2012
[8]旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)黏性流體的微觀混合研究[D]. 潘超.北京化工大學(xué) 2012
[9]新型套管式反應(yīng)器傳質(zhì)特性的研究[D]. 張力翔.北京化工大學(xué) 2009
[10]微通道反應(yīng)器的微觀混合實驗及理論研究[D]. 余文.北京化工大學(xué) 2008



本文編號：3576355