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本文针对Beckmann重排反应器中液-液错流混合过程,采用粒子图像测速技术(PIV)和计算流体力学(CFD)相结合的方法,对液-液快速混合的流动行为进行研究。
采用粒子图像测速技术研究混合器内两股射流的时空混合行为,以可视化手段揭示了液-液混合过程的瞬态速度场。实验结果表明,射流轴向速度大于径向速度;速度脉动沿流动方向逐渐降低;挡板下方区域存在回流;旋涡尺度随混合均匀度的提高而减小。建立了混合过程的定量表征方法,利用混合指数σ(mixingindex)定量描述混合过程达到的程度,并采用电导率仪测量不同流速比以及不同挡板尺寸下σ值沿流动方向的变化趋势。
利用计算流体力学数值模拟,考察了流速比、混合器及其内部挡板的几何尺寸对混合过程的影响。模拟结果表明,低流速比(α=1.0)条件下混合效果更为理想;挡板尺寸为d/D=0.3或0.5、L/Dm=0.10时,混合效果较好。该结论与实验结果相一致,证明数值模拟对射流混合过程具有较好的预测性,为工业反应器的设计和优化提供了有意义的指导信息。