论文部分内容阅读
多相搅拌设备由于具有操作便捷、适用场合广等优点而能够广泛应用于石油化工、制药工程、环境工程等领域。前人研究表明,当槽体高径比超过1时,多层搅拌桨组合比单层桨操作更适用于多相搅拌设备内流体的混合。基于已有的研究结论,本课题选用D/T=0.33的HEDT+2WHD、HEDT+ 2WH、PDT+2WHD三种组合桨,研究气液两相体系、空气-水-玻璃微珠以及空气-水-树脂颗粒两种三相体系中的宏观特性。实验采用0.476 m槽径的椭圆底圆柱形有机玻璃搅拌槽,液位高度H=1.66T,两种不同颗粒(玻璃微珠、树脂颗粒)的固相体积分率CV分别为5%、10%、15%、20%。通过改变操作桨型、搅拌转速、通气速率等参数,研究其对多相体系中气液临界分散特性、固体颗粒临界悬浮特性、通气搅拌功率以及整体气含率的作用情况。实验结果表明：(1)临.临界分散特性：随通气量增加,气泛转速、泛点转速功率消耗以及完全分散转速都随之增大。以PDT为底桨的组合桨气泛转速下的功率较HEDT底桨组合更低,即PDT底桨组合桨在较低功率下更容易达到良好的气液分散状态。(2)临界悬浮特性：临界悬浮转速NJSG及对应的单位质量流体功率消耗PmJSG都会随着固含率以及表观气速的增加而增大。在相同固含率、通气量条件下,HEDT底桨的组合桨的临界悬浮转速较低,但对应的功率消耗却较高。气-液-玻璃微珠体系具有较高的NJSG及PmJSG,且两种颗粒的NJSG及PmJSG之间的差异随着通气流量的增加而逐渐减小。(3)通气搅拌功率：相对功率消耗RPD随通气准数增大而减小,减小幅度随通气量升高而逐渐降低,直至趋于稳定。在一定的搅拌转速下,Cv对RPD的影响较小。定量回归结果表明,通气功率准数会随Cv增加而略有增加。当搅拌转速高于8s-1时,气-液-玻璃微珠体系的RPD略高于树脂颗粒体系。在两相以及三相体系中,RPD从大到小排序依次为：HEDT+2WHU、HEDT+2WHD、PDT+2WHD。(4)整体气含率εG:εG 随表观气速Vs增加而逐渐增大,随着Cv增加而减小。在Vs高于0.007 m·s-1。时,气-液-树脂颗粒体系的εG较高。在气-液两相体系,相同VS以及PTm条件下,整体气含率由高到低排序依次为：PDT+2WHD、HEDT+2WHD、 HEDT+2WHU;而在气-液-固三相体系中,整体气含率由大到小的组合为：HEDT+2WHD、HEDT+2WHU、PDT+2WHD。(5)搅拌桨型优化：气-液两相体系操作推荐组合桨型为PDT+2WHD;气-液-固三相体系推荐组合桨型为HEDT+2WHD或HEDT+2WHU。优选的搅拌桨组合能够保证较高的通气搅拌功率以及整体气含率,可为相似条件的多相搅拌反应器工业设计提供参考。