【摘要】：本文以一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的新型多葉片組合式攪拌槳為研究對(duì)象,針對(duì)分散相粘度較大的液—液非均相體系,采用實(shí)驗(yàn)研究,系統(tǒng)考察該攪拌槳強(qiáng)化不互溶液—液體系的分散特性。主要考察了操作條件(如攪拌轉(zhuǎn)速、功率消耗等)、槳的安裝位置及液位高度等對(duì)分散相臨界轉(zhuǎn)速、液滴的直徑分布與平均直徑的影響,從這幾個(gè)角度研究了該槳在分散相分散過(guò)程中的性能特性,同時(shí)對(duì)分散液滴的分散機(jī)理進(jìn)行了初步的研究。液—液非均相體系中分散相的分散性是考察攪拌槳的分散性能的最重要的參數(shù),而分散相的分散性主要體現(xiàn)在液滴大小及其分布規(guī)律兩個(gè)方面,因此一種可以準(zhǔn)確測(cè)量分散相液滴的直徑分布與平均直徑的方法至關(guān)重要。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)基于平面激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)(PLIF)的液滴直徑測(cè)量方法結(jié)合折光率匹配,對(duì)攪拌釜中非均相體系的二維平面上的分散相液滴分散情況進(jìn)行拍照,并通過(guò)自編的圖像處理軟件對(duì)所拍攝的圖片進(jìn)行處理,進(jìn)而得到了液滴的直徑數(shù)據(jù)。由液滴的直徑數(shù)據(jù)可統(tǒng)計(jì)出液滴的直徑分布,進(jìn)而計(jì)算出液滴的索特爾(Sauter)平均直徑。該方法既具有壁外拍照法的無(wú)干擾流場(chǎng)、測(cè)量精度高、設(shè)備搭建簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),同時(shí)又排除了拍照法中由于液滴重疊所造成的誤差。首先對(duì)本實(shí)驗(yàn)中所用的新型多葉片組合式攪拌槳在釜內(nèi)的安裝位置及體系的液位高度進(jìn)行了確定。采用照相法考察了實(shí)驗(yàn)中的操作參數(shù)(攪拌器浸沒(méi)深度 S、釜底間隙C、液位高度H)對(duì)分散相分散性的影響。通過(guò)控制變量結(jié)合照相法所拍攝的圖片得出:槳的最佳安裝位置為C=20mm、S=50mm,結(jié)合槳的高度將體系的液位高度定為H=300mm。槳的安裝位置與體系的液位高度確定后,采用測(cè)量攪拌軸扭矩結(jié)合轉(zhuǎn)速計(jì)算功率消耗的方法,來(lái)測(cè)量該新型攪拌槳在釜內(nèi)的功率消耗與功率準(zhǔn)數(shù)。同時(shí)考察攪拌槳轉(zhuǎn)速、分散相體積分?jǐn)?shù)、分散相粘度等參數(shù)對(duì)單位體積功率消耗及雷諾數(shù)對(duì)功率準(zhǔn)數(shù)的影響。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)基于PLIF技術(shù)的液滴直徑測(cè)量方法來(lái)系統(tǒng)的考察分散相的物性參數(shù)和操作條件(攪拌槳轉(zhuǎn)速、分散相體積分?jǐn)?shù))對(duì)液液分散臨界轉(zhuǎn)速、液滴的直徑分布與索特爾平均直徑的影響,并得到了非常精確的數(shù)據(jù)。
【圖文】：

槳形式主要有：平直葉槳式、六直葉開(kāi)啟渦輪式、布爾馬金式、三葉后掠式、后彎葉開(kāi)逡逑啟渦輪、后彎葉圓盤渦輪式、鋸齒圓盤式、平直葉圓盤渦輪式、六弧葉圓盤渦輪式等，逡逑其結(jié)構(gòu)形式如圖１－１所示。徑向流攪拌槳可以通過(guò)主體對(duì)流擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)小范圍逡逑內(nèi)的混合。工業(yè)應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析都表明了徑向流攪拌槳存在槳區(qū)剪切作用非常大，逡逑而全釜內(nèi)的分散效果卻不佳的缺陷。故相對(duì)于軸流式槳而言，，徑向流攪拌槳主要作用于逡逑局部分散。其中平直葉圓盤渦輪式攪拌槳（ＤＴ）是典型的徑向流攪拌槳，它由一個(gè)圓逡逑盤上均勻焊接六個(gè)平直葉構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且容易加工［２７１。該槳在互不相溶液一液分散體逡逑系的攪拌釜中形成雙環(huán)形流型，其流型如圖１－２邋（ａ）所示，沿著反應(yīng)器軸向流體相互循逡逑環(huán)差。但當(dāng)平直葉圓盤渦輪式攪拌槳靠近液面時(shí)，流型由雙環(huán)型變?yōu)閱苇h(huán)型，流型如圖逡逑１－２邋（ｂ）所示，此時(shí)的攪拌效果比較好，但對(duì)于大高徑比的反應(yīng)器卻容易在釜底形成滯逡逑留區(qū)。逡逑邐邐邋＿＿＾邋一逡逑0邋４１邋ｂ邋ｖｊ逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１－２平直葉圓盤渦輪式攪拌槳攪拌釜中液相流型示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗ邋ｒｅｇｉｍｅｓ邋ｉｎ邋ａ邋ｓｔｉｒｒｅｄ邋ｔａｎｋ邋ｅｑｕｉｐｐｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ａ邋ｄｉｓｋ邋ｔｕｒｂｉｎｅ逡逑國(guó)外出現(xiàn)的比較典型的徑向流攪拌器有Ｒｕｓｈｔｏｎ槳、ＲＴ槳等

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑葉開(kāi)啟渦輪式、六箭葉圓盤渦輪式、折葉槳式、錨葉片組合式、最大葉片式、泛能式、逡逑六折葉圓盤渦輪式等，結(jié)構(gòu)形式如圖１－４所示。六折葉圓盤渦輪式攪拌槳（ＰＤＴ）是典逡逑型混合流攪拌槳，它在攪拌釜內(nèi)形成的是單一環(huán)型流動(dòng)，局部流體相互混合好，沿著反逡逑應(yīng)器軸向流體相互交換差。逡逑■邐Ｖ．邐ｒｆｅ逡逑折葉槳式六折葉^u啟渦輪式錨葉片組合式逡逑—ｊ昏逡逑＃擔(dān)蓿?邐ｓｉ邋１１邋＿Ｌ逡逑ＩＮＴＥＲＩＶＩＩＧ邋六箭葉圓盤渦輪式邐泛能式逡逑Ｊｌ邐ｉｉ逡逑Ｕ邋Ｌ邋Ｊ邋ＬＪ逡逑ＭＩＧ邐六折葉１盤渦輪式最大葉片式逡逑圖１－４混合流式攪拌器示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｉｘｅｄ－ｆｌｏｗ邋ａｇｉｔａｔｏｒ逡逑關(guān)于同軸攪拌器混合時(shí)間的研究，最早由５0１１１＾丨（１＾［３（）］在１９９０年報(bào)道，該研究在牛逡逑頓體系中進(jìn)行，內(nèi)槳為兩個(gè)Ｅｋａｔｏ槳，外槳為螺帶槳，其研究結(jié)果表明異向旋轉(zhuǎn)時(shí)的混逡逑合時(shí)間比單用Ｅｋａｔｏ槳短。１９９７年Ｔａｎｇｕ／１１用內(nèi)渦輪槳外螺帶槳的復(fù)合槳，得到了類逡逑似的結(jié)論。２００５年，ＴａｎｇＵｙ［３２］等人又研宄了牛頓和非牛頓流體中混合流式攪拌槳的功逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ051.72

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本文編號(hào)：2550339