低雷诺数下双层WH桨搅拌槽内流场的PIV研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:yhb819
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搅拌反应器被广泛应用于化工、食品和制药等过程工业中,已有的研究多集中在对湍流状态的研究。但在实际生产过程中,当物料粘度较高时,搅拌反应器内的流动往往呈现为过渡流态,有时甚至为层流流动状态,目前对过渡流和层流状态下的流动特性研究较少。本文在槽径为335mm的双层WH桨搅拌槽中,采用PIV技术对过渡流状态下雷诺数、离底距离、层间距对流动特性的影响进行了实验研究。考察了雷诺数分别为900、1800和2400情况下的流动特性,发现雷诺数的变化对过渡流态下流动特性的影响很小,雷诺数的变化几乎没有改变流型和速度分布。离底距离的改变主要影响槽底附近流型和速度分布,没有对底桨上方流动带来明显影响。随着离底距离的增加,槽底附近区域流体的轴向平均速度下降,同时槽底区域出现了一个新的较微弱的循环,这对搅拌槽内整体循环是不利的。层间距的变化对过渡流态下流动特性有明显影响。以C2=0.45T为临界层间距,C2=0.3T、0.4T时,双层WH桨搅拌槽内形成一个整体循环;C2=0.5T时,搅拌槽内形成两个以各自桨叶为中心的循环。除此之外,层间距的变化还对全槽范围内的速度分布带来明显影响,层间距的增加大大降低了两桨间循环区域的流速,但同时使槽底附近的流动速度有所增加。混合时间的实验表明,层间距的增加使两桨间相互作用减弱。这使得层间距从0.3T增加到0.45T时,混合时间随层间距的增加而延长,而在C2=0.5T时,受两层桨的流动完全分离的影响,槽底区域流体与上方流体交换较差,此时混合时间大大延长。
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