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双层桨搅拌槽内层流流场与混合时间的数值模拟

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机械工程学报 2015年第16期51卷 185-195页

作者：梁瑛娜高殿荣拜亮燕山大学里仁学院秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

采用Laminar模型、多重参考系法(Multiple reference frame,MRF)和示踪剂浓度法对双层六直叶桨搅拌槽内高黏非牛顿流体层流流场和混合时间进行数值模拟,分析其流动特性、示踪剂扩散过程、示踪剂浓度响应曲线和混合时间;采用示踪粒子法... 详细信息

采用Laminar模型、多重参考系法(Multiple reference frame,MRF)和示踪剂浓度法对双层六直叶桨搅拌槽内高黏非牛顿流体层流流场和混合时间进行数值模拟,分析其流动特性、示踪剂扩散过程、示踪剂浓度响应曲线和混合时间;采用示踪粒子法和酸碱指示剂变色法对透明有机玻璃搅拌槽内流动场和混合过程进行试验测定。结果表明,双层桨中间面将示踪剂先控制在加料的半层内随主体介质流动扩散,当浓度差增大后再向另外半层扩散;在搅拌剧烈的桨叶区或在中间面加入示踪剂,可获得更短的混合时间;不同位置混合完成的时间不同,根据搅拌要求合理选择监测点,可避免资源浪费或搅拌不充分;提高搅拌转速,可使搅拌槽内介质混合过程加快,混合时间减小;试验结果验证了数值模拟结果的准确性,为非牛顿流体层流搅拌槽的设计和工程应用提供了理论依据。

关键词：搅拌槽计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD) 层流模型混合时间示踪剂

放大准则对混合澄清槽混合室中混合时间和流动特性的影响

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化工学报 2016年第2期67卷 448-457页

作者：唐巧叶思施王运东清华大学化学工程系化学工程联合国家重点实验室北京100084

工业混合澄清槽混合室的放大设计多基于操作经验,缺乏理论基础。基于几何相似放大,采用计算流体力学(CFD)方法,针对间歇操作的单相体系,对4种不同放大准则下混合室内混合时间和流场特性的变化规律进行研究。结果显示,混合时间的计算值... 详细信息

工业混合澄清槽混合室的放大设计多基于操作经验,缺乏理论基础。基于几何相似放大,采用计算流体力学(CFD)方法,针对间歇操作的单相体系,对4种不同放大准则下混合室内混合时间和流场特性的变化规律进行研究。结果显示,混合时间的计算值与测量位置有关,但随转速的增加受测量位置的影响减小;充分湍流条件下,本研究体系的功率准数趋于常数NP=1.3,且几何相似放大可以保证混合室中轴向流动的流型特征;等桨叶端面速度和等Reynolds数准则下,所需混合时间长,且抽吸压头小;等循环时间准则下,可以得到与基准混合室相同的混合时间和较高的抽吸压头,但单位体积功耗急剧增加到基准槽的24倍;等单位体积功耗准则下,在满足具有较低的混合时间和较高的抽吸压头的同时还保证了较低的单位体积功耗,优于其他3种放大准则。

关键词：放大混合计算流体力学混合室混合时间

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一种计算搅拌槽混合时间的新方法

化工学报 2007年第8期58卷 1891-1896页

作者：张庆华毛在砂杨超王正中国科学院过程工程研究所北京100080 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院山东青岛266071

基于对混合时间定义的思考,提出了一种新的定义方法,在湍流流场数值计算的基础上通过求解示踪剂的浓度输运方程,研究了单层涡轮桨搅拌槽内的混合过程。结果表明:搅拌转速和搅拌桨安装位置都影响混合时间的大小,而进料位置对混合时间的... 详细信息

基于对混合时间定义的思考,提出了一种新的定义方法,在湍流流场数值计算的基础上通过求解示踪剂的浓度输运方程,研究了单层涡轮桨搅拌槽内的混合过程。结果表明:搅拌转速和搅拌桨安装位置都影响混合时间的大小,而进料位置对混合时间的影响不大。对于不同的搅拌转速而言,随搅拌转速的增大,相同体积分数对应的混合时间逐渐减小。当搅拌桨安装在槽中间位置时所对应的混合时间最小。利用适宜的尺寸和安装位置的导流筒可有效降低混合时间。

关键词：混合时间计算流体力学搅拌槽 Rushton桨

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气液搅拌釜中不同因素对混合时间的影响

化学反应工程与工艺 2006年第5期22卷 424-428页

作者：陈良才黄红科杨德辽冯志力陈汉平华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

在液体石蜡中通入氮气的气液搅拌釜中,通过光差法确定特定混合状态和达到该状态的混合时间,研究了多种因素对气液混合时间的影响。进气流量较小时,随进气流量增加,混合时间明显缩短;但当进气流量达一定值时,混合时间变化很小。比较了12... 详细信息

在液体石蜡中通入氮气的气液搅拌釜中,通过光差法确定特定混合状态和达到该状态的混合时间,研究了多种因素对气液混合时间的影响。进气流量较小时,随进气流量增加,混合时间明显缩短;但当进气流量达一定值时,混合时间变化很小。比较了12个搅拌桨,转速和进气流量均相同时,6叶大圆盘涡轮桨混合时间最短;列出了4种桨型混合时间的长短顺序。转速和进气流量一定时,用4挡板替换3挡板,混合时间略有缩短。

关键词：混合时间搅拌釜液体石蜡搅拌分散

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双层涡轮桨搅拌反应器内混合时间的大涡模拟

化工学报 2010年第7期61卷 1747-1752页

作者：施力田高正明闵健北京化工大学化学工程学院北京100029 中国大唐集团科技工程有限公司北京100097

采用计算流体力学(CFD)方法对直径为0.476m双层涡轮桨搅拌反应器内的流动及混合进行了数值模拟,并实验测试了混合过程。利用大涡模拟(LES)及Smagorinsky-Lilly亚格子模型求解湍流流动与示踪剂传递过程,桨叶区域采用滑移网格技术。研究... 详细信息

采用计算流体力学(CFD)方法对直径为0.476m双层涡轮桨搅拌反应器内的流动及混合进行了数值模拟,并实验测试了混合过程。利用大涡模拟(LES)及Smagorinsky-Lilly亚格子模型求解湍流流动与示踪剂传递过程,桨叶区域采用滑移网格技术。研究结果表明,大涡模拟得到的示踪剂响应曲线和混合时间与实验结果吻合良好,其预测精度明显优于基于雷诺平均(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)的标准k-ε模型的模拟结果。大涡模拟是研究搅拌反应器内非稳态及周期性湍流流动的有效方法。

关键词：大涡模拟计算流体力学搅拌反应器混合时间双层涡轮桨

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大直径浅层鼓泡塔的混合时间

化学反应工程与工艺 2009年第1期25卷 23-28页

作者：蔡清白沈春银戴干策华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

在塔径786 mm和高径比1.5的浅层鼓泡塔内,研究了气体分布器结构对混合时间的影响。实验中选用的气体分布器为单管和不同分布形式的四管分布器,表观气速为0.014～0.2 00 m/s,采用电导脉冲法沿轴向不同位置测定了液体混合时间。结果表明,... 详细信息

在塔径786 mm和高径比1.5的浅层鼓泡塔内,研究了气体分布器结构对混合时间的影响。实验中选用的气体分布器为单管和不同分布形式的四管分布器,表观气速为0.014～0.2 00 m/s,采用电导脉冲法沿轴向不同位置测定了液体混合时间。结果表明,单管分布器气含率较四管分布器要小;四管分布器的通气管分布形式对混合时间有很大影响,当分布环直径与塔径比(d/D_T)为0.25时,混合时间最短;当d/D_T为0.55时,混合时间最长;而d/D_T为0.37和0.75时介于两者之间,数值与单管接近。并采用多级循环模型分析计算了不同操作条件下的模型参数一级数S和级间质量交换速率uB,预测的混合时间与实验结果吻合较好。

关键词：浅层鼓泡塔气体分布器气含率混合时间多级循环模型

沸腾态气-液-固搅拌槽内宏观混合时间的研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2014年第3期41卷 20-23页

作者：栗万博覃懿达高正明北京化工大学化学工程学院北京100029

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽内,采用电导率法研究了沸腾态气-液-固三相体系内混合时间特性。主要考察分散相(气体、颗粒)和功耗对混合时间的影响。实验结果表明:沸腾态搅拌槽内,同转速条件下,颗粒体积分数对单位质量功大小影响较小;... 详细信息

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽内,采用电导率法研究了沸腾态气-液-固三相体系内混合时间特性。主要考察分散相(气体、颗粒)和功耗对混合时间的影响。实验结果表明:沸腾态搅拌槽内,同转速条件下,颗粒体积分数对单位质量功大小影响较小;仅转速高于480 r/min范围内,表观气速增加,体系单位质量功略有下降。颗粒临界悬浮转速随颗粒体积分数的增加而增加,但不随表观气速的变化而发生变化。沸腾态气-液-固三相体系内,混合时间随表观气速或颗粒体积分数的升高而延长。

关键词：气-液-固搅拌槽宏观混合混合时间

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3层气体分布环式气液反应器混合时间研究

现代化工 2017年第3期37卷 164-167页

作者：李蒙王浩同马炯黄正梁王靖岱中石化南京工程有限公司江苏南京211100 浙江大学联合化学反应工程研究所浙江杭州310027

以空气-水作为模拟介质,采用KCl电解质溶液为示踪剂,考察了内径为480 mm、高径比为1.65的3层气体分布环式气液反应器内,3层气体分布器的气体流量分配以及3层等径式和圆台式气体分布器结构对混合时间的作用规律。并同时考虑了外循环射流... 详细信息

以空气-水作为模拟介质,采用KCl电解质溶液为示踪剂,考察了内径为480 mm、高径比为1.65的3层气体分布环式气液反应器内,3层气体分布器的气体流量分配以及3层等径式和圆台式气体分布器结构对混合时间的作用规律。并同时考虑了外循环射流对混合时间的影响。研究发现,对于3层等径式气体分布器和异径式气体分布器,当底层气体分布器出孔气速分别为13.11 m/s和15.98 m/s时混合时间最小;引入外循环后,3层等径式气体分布器混合时间随射流量的增大呈"M"型变化,异径式气体分布器的混合时间则随射流量的增大先增加,后基本不变。

关键词：醋酐羰基化鼓泡反应器 3层气体分布器外循环混合时间

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基于均龄理论模拟搅拌式反应器的混合时间

华东理工大学学报（自然科学版） 2019年第5期45卷 767-774页

作者：潘傲谢明辉夏建业庄英萍华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室

利用计算流体力学(CFD)模拟搅拌式反应器内生物的平均年龄分布,并建立了以平均年龄(均龄理论)为基础的混合时间模拟方法。通过比较混合时间的预测值与实验值结果,表明当反应器的高径比低于1.5∶1时,模拟结果和实验值的吻合度较高,平均... 详细信息

利用计算流体力学(CFD)模拟搅拌式反应器内生物的平均年龄分布,并建立了以平均年龄(均龄理论)为基础的混合时间模拟方法。通过比较混合时间的预测值与实验值结果,表明当反应器的高径比低于1.5∶1时,模拟结果和实验值的吻合度较高,平均误差在10%以内。对比单层四斜叶上翻桨(PBTU)和四斜叶下压桨(PBTD),PBTD的模拟结果都在实验值范围内,而PBTU的模拟结果都比实验值高,最大误差达14%。同时研究表明,模拟得到的N·θ准数不受反应器规模的影响。

关键词：搅拌式生物反应器平均年龄混合时间数值模拟