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《华东理工大学》 2017年
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异速复合叶轮的混合性能

谷兖生  
【摘要】:本文设计了异速涡轮-斜叶桨和异速内外螺带两种复合叶轮,并用实验的方法对其混合性能进行了考察,重点考察了功率、混合时间和流型,得到了二者的混合的基本规律。研究结果表明:异速涡轮-斜叶复合桨叶的功率是涡轮桨和斜叶桨单独转动时功率的加和。转速比对各桨叶的功耗影响显著,下排流工况时,斜叶桨功率占整个复合桨叶的功率比例由转速比RN=1时的26%增加至RN=4时的95.4%,上排流工况时其比例由23.8%增加至94.5%,当RN=10时,两种工况下斜叶桨的功耗高达99%以上。异速涡轮-斜叶复合桨输入功率相同时,转速比增大混合时间降低,混合效果提升。下排流操作中,当 RN=1,NPBT=200 rpm,NRT=200 rpm 时与 RN=3,NPBT=300 rpm,NRT=100 rpm时相比,两种情况下异速复合桨叶输入相同的功率,RN=3工况下的混合时间比RN=1时的混合时间减少14.3%。同样地,RN=10,NPBT=500 rpm,NRT=50 rpm时的混合时间比RN=1,NPBT=300 rpm,NRT=300 rpm的混合时间减少17.8%。上排流操作中,两种转速比下输入相同的功率,混合时间分别降低了 13.9和21.5%。观察流型发现,增大某一个桨叶的转速可以减小两层桨叶中间和釜底边缘的低速区域。对于异速内外螺带,同向转动时,内螺带和外螺带的功率都比其单独转动时的功率要低;反向转动时,外螺带功率比外螺带单独转动时高,而内螺带功率增加不明显。内外螺带的转速比对功率影响显著,随着转速比的增大,内螺带功率不断提升,同向转动时内螺带的功率占整个复合叶轮的功率由RN=0.5时6.4%逐渐增加至RN=5时的91%,反向转动时其比例从9.5%增加至83%。异速内外螺带同向转动时的混合时间要小于反向转动时的混合时间。观察分析流型发现,同向转时釜内的循环比反向旋转时的好。
【关键词】:异速 复合叶轮 混合性能 涡轮-斜叶桨 内外螺带
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ051.71
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 符号说明9-10
  • 第1章 前言10-11
  • 第2章 文献综述11-24
  • 2.1 搅拌反应器简介11-12
  • 2.2 搅拌桨的研究进展12-16
  • 2.2.1 低黏度体系的搅拌桨12-15
  • 2.2.2 高黏度体系的搅拌桨15-16
  • 2.3 异速复合叶轮的介绍和研究进展16-18
  • 2.4 异速复合叶轮的实验研究18-20
  • 2.4.1 功率特性18-19
  • 2.4.2 混合时间19-20
  • 2.5 复合叶轮的数值模拟20-22
  • 2.5.1 CFD原理和数值模拟方法20-21
  • 2.5.2 湍流的数值计算方法21-22
  • 2.6 课题的研究内容22-24
  • 第3章 异速涡轮-斜叶桨的混合性能24-40
  • 3.1 实验装置及测试方法24-26
  • 3.1.1 功率的测量25
  • 3.1.2 混合时间的测量25-26
  • 3.1.3 宏观流场的观测26
  • 3.2 结果与讨论26-38
  • 3.2.1 异速涡轮-斜叶桨的功率26-32
  • 3.2.2 异速涡轮-斜叶桨的混合时间32-35
  • 3.2.3 异速涡轮-斜叶桨混合流场分析35-38
  • 3.3 本章小结38-40
  • 第4章 异速内外螺带混合性能40-53
  • 4.1 实验装置及测试方法40-43
  • 4.1.1 实验所用仪器和物料41
  • 4.1.2 功率测定41-42
  • 4.1.3 混合时间的测定42-43
  • 4.2 结果与讨论43-52
  • 4.2.1 异速内外螺带的功率43-48
  • 4.2.2 异速内外螺带的混合时间48-49
  • 4.2.3 异速内外螺带的混合流型49-52
  • 4.3 本章小结52-53
  • 第5章 总结与展望53-55
  • 5.1 课题总结53-54
  • 5.2 课题展望54-55
  • 参考文献55-61
  • 致谢61

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