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《北京石油化工学院》 2018年
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带导流筒结构气液搅拌反应器流动和传质特性研究

张丽强  
【摘要】:本论文以带导流筒结构气液搅拌反应器为研究对象,考察了不同设计构型和操作条件下的气液流动和传质特性,为带导流筒结构气液搅拌反应器的设计、放大和优化奠定基础。在内径300mm、高650mm的有机玻璃搅拌槽中,设计带导流筒单层桨构型和带导流筒双层桨构型,分别测定了上述两种不同构型气液搅拌反应器的流动、分散、气含率、搅拌功率和气液传质特性,得到的主要结果如下:(1)在带导流筒结构单层桨反应器内,导流筒的加入导致功率准数增大。PBTD桨的搅拌功率随着搅拌转速的增加而增大,功率准数随着通气量的增大而减小,高转速条件下,气量对功率准数影响可忽略。Rushton桨的搅拌功率随搅拌转速的增加而增大,随通气量的增大而减小。气体分布器的型式与位置对PBTD桨影响很小,但对Rushton桨有一定的影响;随着雷诺数Re的增大,PBTD桨的相对功率消耗P_g/P_0急剧下降,当Re大于2.5×10~5时,相对功耗趋于稳定;当Re大于3.5×10~5时,Rushton桨的搅拌功率和功率准数基本恒定,此时搅拌功率降低至不通气条件下的40%左右;(2)在带导流筒结构双层桨反应器内,搅拌功率随着搅拌转速的增加而增大,随着通气量的增加而降低,随着桨间距的增大而上升;与单层桨结构相比,双层桨结构可以更加有效地分散气体,加快气液两相在反应器内的循环速率,且双层桨结构在大气量高转速下可以更加平稳运行;在低转速下,使用单管气体分布器的功率比同转速下环形气体分布器的功率最多高出近20%,随着搅拌转速的增加,这种差距逐渐减小,当搅拌转速超过700r·min~(-1)时,两种进气方式的功率几乎相等;(3)在带导流筒双层桨反应器内,随着搅拌转速的增加,气含率增大;随着u_G的增大,气含率亦增大;气含率随着体积功率P_V增加而增大,二者大致成正比关系;(4)在带导流筒双层桨反应器内,气液传质系数k_La随单位体积功率P_V的增加而增大;随着u_G的增大,气液相界面面积a增加,k _La亦变大,但当体积功率一定时,表观气速的增大只能在一定程度上增大k_La,增大幅度有限。
【学位授予单位】:北京石油化工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ051.72

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