粘稠體系下同心雙軸攪拌器氣液分散和混合特性的研究.pdf

1、氣液攪拌反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于化工、食品、化妝品加工、生物化學(xué)、污水處理、聚合等過(guò)程工業(yè)中。對(duì)攪拌器的氣液分散和混合性能進(jìn)行研究，對(duì)于深入理解氣液分散、混合以及放大機(jī)理，進(jìn)而指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)具有很大的幫助。文獻(xiàn)中已有大量關(guān)于攪拌器氣液分散和混合特性的研究，但仍存在很多不足之處:首先，研究體系大多為水/低粘液體-空氣體系，而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中體系的物性復(fù)雜的多，粘度較大或者為非牛頓流體等;其次，研究對(duì)象幾乎全為單軸攪拌器，而且粘稠體系下局部參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)

2、量也很是欠缺。因此，對(duì)同心雙軸攪拌器在粘稠體系下的氣液分散和混合特性進(jìn)行系統(tǒng)研究很有必要。
　　本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)了適用于同心雙軸氣液攪拌的新型框式外槳和新型進(jìn)氣系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在比較了同心雙軸攪拌器和單軸攪拌器氣液分散特性?xún)?yōu)劣的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了操作條件（轉(zhuǎn)速、通氣量、內(nèi)外槳的轉(zhuǎn)動(dòng)模式）、槳型組合(三種槳型組合:框式外槳+Rushton/SBT-6/PBT-6)、不同粘度（最大粘度0.3Pa·s）對(duì)同心雙軸攪拌器在粘稠體系下氣液分散

3、和混合特性的影響。本文還采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法，對(duì)三種槳型組合同心雙軸攪拌器在粘稠體系下（最大粘度0.8Pa·s）的氣液分散和混合特性進(jìn)行了研究，得到了宏觀流場(chǎng)、局部氣含率、局部氣泡尺寸、剪切速率等信息，并進(jìn)行分析，很好的驗(yàn)證和補(bǔ)充了實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容，對(duì)深入理解氣液分散和混合機(jī)理起到了很好的幫助作用。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn):a)反向轉(zhuǎn)動(dòng)模式下的雙軸攪拌器相對(duì)單軸攪拌器氣液分散性能優(yōu)勢(shì)明顯;b)相同條件下，三種槳型組合中，框式外槳和R

4、ushton槳的組合氣液分散和混合特性最好。并且，內(nèi)外槳反向轉(zhuǎn)動(dòng)模式優(yōu)于同向轉(zhuǎn)動(dòng);c）一定范圍內(nèi)，粘度增大，整體氣含率增大，但粘度的增大對(duì)整釜內(nèi)氣液分散的均勻性有不利的影響，導(dǎo)致近壁區(qū)局部氣含率下降;d）一定條件下，轉(zhuǎn)速越大，氣液分散性能越好，整體氣含率和局部氣含率均越大;e)通氣量對(duì)整體參數(shù)和局部參數(shù)的影響相對(duì)較復(fù)雜。雖然，一定轉(zhuǎn)速下，通氣量越大，槳葉背部形成的氣穴結(jié)構(gòu)越大，攪拌槳的泵送能力越差，越不利于氣泡在釜內(nèi)的均勻分散。但是，當(dāng)