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《浙江大学》 2002年
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卧式反应器特性与数值模拟

曹松峰  
【摘要】: 目前对于反应器的设计还强烈地依赖经验和实验,缺少理论的指导,这种方法不但耗费巨额的资金和大量的人力物力,而且设计周期很长。而近年来发展起来的计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)是一种用于分析流体流动性质的计算技术。CFD与工程技术的结合不仅可以节省大量的人力物力,提高实验效率,而且还可以得到在实验中无法得到的局部详细信息,所以CFD在化工设计和优化中的作用越来越得到人们的重视。本文中对卧式单、双轴格子桨进行了实验研究,并对卧式单轴格子桨特性进行了CFD数值模拟。 以水、糖浆和CMC作为实验介质对卧式单、双轴格子桨的搅拌功率、混合时间和停留时间分布(RTD)等特性进行了研究。功率特性方面:具体研究了搅拌功率随旋转方向、转速、物料粘度、桨间距和相邻桨叶夹角等因素变化的规律;混合时间特性方面:用碘和硫代硫酸钠褪色法考查了转速以及碘和硫代硫酸钠加入量当量比等因素对停留时间分布的影响,发现:两者的当量比对所测得的混合时间影响很大,为了能够使实验数据能够接近于真正的混合时间,必须尽量控制碘和硫代硫酸钠的当量比接近为1:1(Na2S2O3稍微过量);在停留时间分布特性方面,研究了转速、物料粘度、桨间距和相邻桨叶夹角等因素对当量釜数的影响。同时为了与模拟结果进行宏观对比,还对混合时间以及停留时间分布的示踪剂扩散情况进行了拍照。 数值模拟方面:采用专业流体力学软件对卧式单轴格子桨的流场、混合时间与停留时间分布等特性进行了模拟与研究。对于流场的研究是采用了较简单的稳态计算方法,在与两组互相垂直的桨叶平面互成45度的平面上,通过分析径向、周向和轴向三个方向的速度分布,给出了此平面上径向、周向和轴向速度极值的出现规律;对于混合时间和停留时间分布的模拟采用了先计算稳态流场,然后在此稳态流场的基础上计算示踪剂扩散情况的两步法,两者的模拟结果与实验数据都吻合的较好。对于混合时间的模拟,可以看出实验数据都小于模拟数据,且转速越高,实验数据与模拟结果相差越大,这是由于在实验中,达到视觉上完全混合的时候,转速越高,硫代硫酸钠轴向梯度越大所导致的。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TQ052

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【引证文献】
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2 李烈锋;反应器流动模型仿真及物料平衡模拟[D];重庆大学;2004年
3 张庆文;气升式生物反应器内流动与传质的CFD数值模拟[D];南京工业大学;2004年
4 周本浩;大双叶片搪玻璃搅拌器的实验研究与数值模拟[D];浙江大学;2006年
5 周睿;四种搅拌器放大技术的实验研究与数值模拟[D];浙江大学;2007年
6 赵彬;饲料混合机研究与开发[D];南京理工大学;2008年
7 吴岩;用于高粘度流体的搅拌釜的模拟及优化[D];江南大学;2009年
8 王正;膜片式微孔曝气生物反应器内流动与传质的研究[D];江苏大学;2006年
【共引文献】
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4 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十三讲 连铸结晶器中钢液流动的研究[J];鞍钢技术;1998年06期
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3 龚玮;皮肤选择性光热解效应与光疗及热损伤的评估方法和技术[D];福建师范大学;2010年
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【同被引文献】
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2 钟丽,黄雄斌,贾志刚;固-液搅拌槽内颗粒离底悬浮临界转速的CFD模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年06期
3 张国娟,闵健,高正明,牛国瑞,施力田;涡轮桨搅拌槽内混合过程的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年06期
4 王晓冬;张孜博;屠基元;;垂直上升圆管内等温气泡流动的总体平衡建模[J];东北大学学报(自然科学版);2008年11期
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8 冯忠绪,王卫中,姚运仕,赵利军,江建卫;搅拌设备设计(第四讲) 搅拌机合理转速的确定[J];工程机械;2005年04期
9 唐春晓;李恩邦;李志平;李纯;;同时多点激光多普勒测速系统[J];光电子.激光;2007年07期
10 沈光范;关于城市污水处理厂设计的若干问题[J];中国给水排水;2000年03期
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1 高旭;城市污水处理工艺能量平衡分析研究和应用[D];重庆大学;2002年
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7 宋月兰;多层桨搅拌槽内气—液两相流的数值模拟[D];北京化工大学;2006年
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10 黄男男;发酵搅拌罐流场分析与结构优化[D];江南大学;2009年
【二级引证文献】
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1 李慧慧;杨勇;王玉玲;徐君飞;刘冰;;干混砂浆混合过程的有限元模拟分析[J];工程机械;2012年04期
2 陈芳;张红;王中贤;印彩霞;;旋转热管生物反应器搅拌结构的数值模拟[J];南京工业大学学报(自然科学版);2012年02期
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8 刘继东;李春利;李柏春;;New VST塔板空间液体的停留时间[A];第三届全国传质与分离工程学术会议论文集[C];2002年
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6 ;鸡饲粮拌和方法[N];吉林农村报;2007年
7 尹正龙 周卫东;处方设计需重视辅料与药物配伍研究[N];中国医药报;2006年
8 挑战集团技术部 刘建平;配合饲料加工技术与产品质量[N];中国畜牧报;2004年
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10 史同生;粉末直接压片的应用及注意事项[N];中国医药报;2003年
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1 闵健;搅拌槽内宏观及微观混合的实验研究与数值模拟[D];北京化工大学;2005年
2 曹晓畅;管式搅拌反应器流动特性与混合特性的CFD数值模拟[D];东北大学;2009年
3 周国忠;搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D];北京化工大学;2002年
4 张涛;动态核磁共振中若干问题的研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2000年
5 范立维;潜流人工湿地水力学特性及其处理废水中有机污染物的研究[D];北京化工大学;2008年
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7 毕超;往复式单螺杆销钉挤出机设计原理及混炼机理研究[D];北京化工大学;2008年
8 刘小雷;周期厌氧折流板反应器处理中药废水的运行模式及效能[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 朱建新;基于图像法的流化床内颗粒测试系统及管式流化床内颗粒混合研究[D];浙江大学;2004年
10 罗鹏;新型特殊用途化学反应器若干问题的研究[D];东北大学;2005年
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1 曹松峰;卧式反应器特性与数值模拟[D];浙江大学;2002年
2 张国娟;搅拌槽内混合过程的数值模拟[D];北京化工大学;2004年
3 李丑平;分隔式搅拌釜的流动与混合特性研究[D];华东理工大学;2012年
4 阮渊;暗河式生物质产沼技术的中试研究[D];华中科技大学;2006年
5 王炉钢;双螺杆挤出机停留时间分布的在线测量[D];浙江大学;2005年
6 王彦伟;振荡流混合反应器停留时间分布的数值模拟研究[D];浙江大学;2002年
7 孙凤杰;双环流气升式反应器流动及混合特性研究[D];郑州大学;2004年
8 方玲玲;厌氧折流板反应器水力混合特性研究[D];合肥工业大学;2006年
9 鲁文华;旋转带蒸馏塔流场的CFD模拟[D];天津大学;2007年
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