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搅拌设备在化工、制药、食品、冶金以及造纸等过程工业中有着广泛的应用。微观混合是指物料从湍流扩散后的最小微团(Kolmogorov)尺度到分子尺度上的均匀化过程,搅拌器的微观混合性能对过程工业中的快速复杂反应有着极大的影响,关系着反应的转化率以及最终产品的质量。虽然目前已有不少文献对微观混合进行了研究,但大部分采用串联竞争反应体系进行表征,研究的搅拌器也大多以Rushton圆盘涡轮或翼形桨等为主,对于适用于宽粘度域的大叶片搅拌器的微观混合性能研究较少,且其工作体系粘度也较低。而大叶片搅拌器在过程工业的很多快速反应场合应用较多,因此,研究新型大双叶片搅拌器在较高粘度体系中的微观混合性能很有必要。 本文的实验研究是在直径为380mm的椭圆底有机玻璃釜中进行的,采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系研究了加料时间、加料位置、搅拌转速、体系粘度等因素对新型大双叶片搅拌器微观混合性能的影响,并与目前工业上应用较广的双螺带搅拌器和FZ搅拌器进行了对比,还计算了反应特征时间tr1、tr2与微观混合特征时间tm;数值模拟基于实验工况展开,不仅得到了可以与实验结果比较的离集指数Xs,还取得了一些实验过程中无法获得的信息,如局部能量耗散率、湍流强度、H+的消耗过程等,从而进一步解释了实验结果。 结果表明:当加料时间大于临界加料时间或者离散份数足够大时,离集指数不再变化,可以认为已经排除了搅拌槽内宏观混合对化学反应的影响;加料位置处的局部能量耗散率对离集指数有着较大的影响,桨叶区域较高的局部能量耗散率可以减少副产物的生成,提高微观混合效果;转速的增加或者体系粘度的降低都能降低离集指数,但转速愈大时,离集指数降低的趋势愈缓;计算得到反应特征时间tr1<<tr2、tr1<<tm,且tr2小于或者接近于微观混合特征时间tm,tm符合各工况下化学测试体系的实验要求;数值模拟结果与实验结果有一致的趋势,且两者结果均表明了在相同的操作条件下,新型大双叶片搅拌器相比于泛能式搅拌器(FZ)、双螺带搅拌器有着更好的微观混合性能,具有竞争优势。