【摘 要】
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混合澄清槽是稀土行业使用最为广泛的萃取设备之一，其混合室中流场特性的探究对实现混合室高效、节能的结构改进具有理论指导意义。本文采用粒子图像测速技术(PIV)，针对单相体系，对不同混合室结构设计的连续操作混合澄清槽混合室中的三维时均流场进行测量。并借助计算流体力学(CFD)计算平台，采用多重参考系(MRF)和标准k-ε湍流模型对混合室中的流场结构、功率消耗和抽吸能力进行预测，探究了桨型、安装高度、桨
【机 构】
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清华大学化学工程联合国家重点实验室,清华大学化学工程系,北京,100084
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混合澄清槽是稀土行业使用最为广泛的萃取设备之一，其混合室中流场特性的探究对实现混合室高效、节能的结构改进具有理论指导意义。本文采用粒子图像测速技术(PIV)，针对单相体系，对不同混合室结构设计的连续操作混合澄清槽混合室中的三维时均流场进行测量。并借助计算流体力学(CFD)计算平台，采用多重参考系(MRF)和标准k-ε湍流模型对混合室中的流场结构、功率消耗和抽吸能力进行预测，探究了桨型、安装高度、桨径及挡板对其流场特性的影响规律。结果显示，六叶闭式涡轮桨(B型)较其他两种桨，能耗最低，抽吸能力最强；增大桨径或增加桨叶安装高度，有利于增强槽体内流体均匀混合；减小桨叶安装高度可以降低能量消耗，且提高抽吸能力；挡板设计是一种无须增加能耗或是降低抽吸能力，却能提高混合室内流体混合均匀性的有效方法。
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环流反应器作为结晶器,由于没有搅拌设备,可以减少设备与颗粒的碰撞,从而减轻颗粒的磨损和二次成核,同时反应器内剪切流场较均匀,尤其适用于对剪切力敏感的反应结晶体系。但是目前关于环流反应器内结晶过程的研究还比较少,特别是数值模拟方面。在环流反应器中,由于气泡的聚并、破碎作用而造成的气泡大小分布(Bubble Size Distribution,BSD)决定着气含率的分布及气液接触面积,对于流场和传热、
本文对采用功率超声波强化的连续搅拌槽式反应器(SSTR)进行了CFD模拟,本研究仅考虑机械混合效果,不涉及化学反应。结果表明：SSTR与连续搅拌槽式反应器(CSTR)的流态差异显著,SSTR的轴向循环时间和空化率较CSTR提高明显。为了验证模拟的结果,将本研究的结果与已发表的试验结果进行了对比,结果表明一致性较好。
研究了一种在液相剪切力作用下，气体渗透进多通道陶瓷膜管的气体膜分布器，并对其分散后的流体力学特性和气液传质进行研究。考察表观气速、液相剪切速度以及膜管性质对总体气含率ε、气泡大小分布、相间接触面积a、体积传质系数KLa等参数的影响规律。结果表明，表观气速和液相剪切速度规律存在差异；表观气速的增加有利于气含率的增大；而液相速度的减小有利于气含率的增大。表观气速和液相剪切速度的增大都有利于强化气液传质
混合澄清槽内流体的混合程度直接影响着单级混合澄清设备的工作效率，合理设计搅拌桨有助于强化流体混合，从而调控流体混沌混合行为，提高混合澄清槽内的混合效率。实验运用Labview和Matlab软件分别采集和处理穿流式刚-柔组合搅拌桨扰动澄清槽中油水液-液两相流体内部的压力脉动信号，得出的最大Lyapunov指数(LLE)反映流体内部的混沌程度；同时采用流场可视化技术观测流体混合状态。实验结果表明，相比
机械搅拌式反应器是有效的混合气液两相的装置。在过去的几十年中，学者们开发了许多形式的搅拌桨叶以满足不同的混合过程。以桨叶产生的流型可以将其分为三种，即径流桨叶、轴流桨叶以及混流桨叶。径流桨叶产生向上和向下两个循环流；轴流桨叶分上翻和下压两种，主要产生一个整体的轴向循环流；混流桨叶同时产生轴向循环和径向循环。本文使用亚硫酸钠稳态法来测定桨叶的传质能力，从而研究桨叶结构是否对传质效率有影响。文章将对比
合理设计搅拌反应器的结构可以优化流场结构，促进混沌混合，提高混合效率.本文通过在搅拌桨与搅拌轴之间连接柔性钢丝的方法对传统三叶刚性桨进行改进，实验与模拟相结合分析其强化流体混合行为.实验结果表明，相比于传统三叶刚性桨，三叶刚-柔组合桨在相同转速下功耗虽有所增加(约11％)，但混合效果明显增强.当混合时间为10 min、20 min、30 min、40 min时，其混合效果相应提高了13.7％、34
根据混合尺度的不同,混合可以分为宏观混合、介观混合和微观混合。微观混合属于分子尺度上的混合,一些快速竞争反应的最终产品质量直接受微观混合程度的影响,例如重氮偶合反应、光气化反应和硝化反应等。高剪切混反应器由于剪切头附近具有超高的湍动、剪切强度以及较短的停留时间,因此特别适用于强化一些能量密集度要求特别高的过程,例如乳化[1]、结晶、传质[2,3]和化学反应等。
本文采用高速摄像法对带盘管四叶斜叶桨搅拌槽内的流体特征和漩涡结构进行了研究；系统考察了搅拌槽内的液位高度，桨叶直径，桨叶层数，多层桨桨叶间距，底层桨叶离底距离，以及盘管构件等因素对于搅拌槽的功率特性的影响。结果表明：加入盘管构件后，盘管对于流体的流动有一定的调节作用，促进了流体的轴向循环流动；相同情况下，功率消耗有一定程度的上升；桨叶转速越快，功率消耗变化越明显；给出了多层斜叶桨及其不同直径组合时
本文研制了一种基于远心照相的新型在线多相测量仪，该测量仪主要包括远心镜头、频闪光源、高速摄像机CMOS、USB3.0传输线和安装图像处理软件的电子计算机.该测量仪的四个显著优势在于：(i)由于远心镜头特有的平行光路，所得图像几乎不产生畸变；(ii)探头体积小，超长工作距使得探头可用于大型反应器的测量；(iii)可实时在线测量气泡、液滴和固体颗粒尺寸大小、相含率和速度分布等局部特性参数；(iv)克服
随着现代化工的发展，人们对工艺过程的经济性、安全性和环保性提出了更高的要求。微化工工艺以其独特的性质满足了上述要求，广泛应用于化工、制药、生物检测等方向，对科技领域产生着重大的影响。由于特征尺度的微型化，微通道的比表面积增大，微单元内的传热、传质过程得到了极大强化，装置小型化、自动化，这都极大减小了某些危险反应的风险。本文从微混合和微反应装置的快速传热传质、对物料的约束作用和对苛刻条件的耐受性等特