攪拌釜作為化工生產(chǎn)中常見的反應(yīng)裝置,具有適應(yīng)性強、操作靈活和對反應(yīng)條件的可控范圍大等特點。由于反應(yīng)動力學(xué)和攪拌釜內(nèi)反應(yīng)物系的混合均勻程度都會對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響,因此本論文從實驗和數(shù)值模擬兩個方面分別對攪拌釜內(nèi)某特定體系涉及的液固非催化反應(yīng)動力學(xué)和顆粒懸浮進(jìn)行研究。實驗結(jié)果表明:在消除傳質(zhì)阻力的條件下,反應(yīng)速率與反應(yīng)溫度、氣相反應(yīng)物壓力和固體顆粒表面積均呈正相關(guān)。在確定反應(yīng)的控速步驟為表面反應(yīng)控制后,通過假設(shè)的動力學(xué)方程,得到了 60℃,70℃,80℃和90℃下的反應(yīng)速率常數(shù),將實驗數(shù)據(jù)代入動力學(xué)方程進(jìn)行檢驗,發(fā)現(xiàn)實驗值與計算值具有較高的一致性,這說明了動力學(xué)方程的合理性,同時該反應(yīng)的活化能為22.325 kJ·mol-1。通過攪拌轉(zhuǎn)速與舍伍德數(shù)之間的關(guān)系來表示氣液傳質(zhì)阻力,建立了關(guān)于氣相反應(yīng)物濃度和顆粒粒徑的微分方程組,從而得到了存在傳質(zhì)阻力下的氣相反應(yīng)物壓力和顆粒粒徑隨時間的變化。數(shù)值模擬結(jié)果表明:對于帶有擋板及斜葉槳的攪拌釜,k-ω湍流模型可在釜內(nèi)形成較大的軸向循環(huán),因而可提高顆粒的懸浮效果;轉(zhuǎn)速對攪拌釜內(nèi)的流型無明顯影響,但在一定范圍內(nèi),顆粒在釜內(nèi)的混合均勻程度與攪拌轉(zhuǎn)速呈正... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 攪拌釜的結(jié)構(gòu)及適用性
        1.2.1 攪拌釜的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 攪拌槳的類型
        1.2.3 攪拌釜反應(yīng)器的特點及適用性
    1.3 攪拌釜內(nèi)顆粒懸浮的研究進(jìn)展
        1.3.1 實驗研究進(jìn)展
        1.3.2 數(shù)值模擬研究進(jìn)展
    1.4 反應(yīng)動力學(xué)研究概述
    1.5 本論文的主要研究內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 實驗儀器
    2.2 實驗裝置與流程
    2.3 實驗方法
第3章 液固非催化反應(yīng)動力學(xué)研究
    3.1 反應(yīng)速率的影響因素分析
        3.1.1 攪拌轉(zhuǎn)速對反應(yīng)速率的影響
        3.1.2 氣相壓力對反應(yīng)速率的影響
        3.1.3 固體顆粒用量對反應(yīng)速率的影響
        3.1.4 溫度對反應(yīng)速率的影響
    3.2 反應(yīng)速率控制步驟的確定
    3.3 本征動力學(xué)方程的建立
        3.3.1 動力學(xué)方程的假設(shè)
        3.3.2 動力學(xué)方程的驗證
    3.4 氣液傳質(zhì)阻力對反應(yīng)速率的影響分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 計算流體力學(xué)研究方法與數(shù)學(xué)模型
    4.1 CFD研究方法概述
    4.2 湍流模型
    4.3 多相流模型
        4.3.1 歐拉-拉格朗日模型
        4.3.2 顆粒擴(kuò)散通量模型
        4.3.3 歐拉-歐拉多相流模型
    4.4 曳力模型
    4.5 凍結(jié)轉(zhuǎn)子法
第5章 攪拌釜內(nèi)顆粒懸浮的CFD模擬
    5.1 引言
    5.2 幾何模型與湍流模型的對液相流場的影響
    5.3 攪拌轉(zhuǎn)速對液速分布及顆粒懸浮的影響
        5.3.1 攪拌轉(zhuǎn)速對液相速度的影響
        5.3.2 攪拌轉(zhuǎn)速對顆粒懸浮的影響
    5.4 離底高度對液速分布及顆粒懸浮的影響
        5.4.1 離底高度對液相速度的影響
        5.4.2 離底高度對顆粒懸浮的影響
    5.5 功率消耗
        5.5.1 攪拌轉(zhuǎn)速對功耗的影響
        5.5.2 離底高度對功耗的影響
    5.6 臨界懸浮轉(zhuǎn)速
        5.6.1 固體顆粒的直徑對臨界懸浮轉(zhuǎn)速的影響
        5.6.2 固相的體積分?jǐn)?shù)對臨界懸浮轉(zhuǎn)速的影響
    5.7 攪拌釜內(nèi)液固混合的瞬態(tài)分析
        5.7.1 網(wǎng)格劃分與研究方法
        5.7.2 結(jié)果與分析
    5.8 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士學(xué)習(xí)期間論文發(fā)表情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]幾種單層槳攪拌槽內(nèi)宏觀混合特性的比較[J]. 李挺,賈卓泰,張慶華,楊超,毛在砂.  化工學(xué)報. 2019(01)
[2]氣液攪拌槽中不同因素對旋渦深度的影響[J]. 陳良才,黃紅科,楊德遼,馮志力,陳漢平.  化工設(shè)計. 2006(05)
[3]軸流式攪拌器的研究與發(fā)展[J]. 徐峰,李龍,程云山,韓丹.  石油化工設(shè)備技術(shù). 2004(06)
[4]LARGE EDDY SIMULATION OF COMPLEX TURBULENT FLOWS:PHYSICAL ASPECTS AND RESEARCH TRENDS[J]. 李家春.  Acta Mechanica Sinica. 2001(04)



本文編號：3436182