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多层桨气—液搅拌槽内气泡尺寸及局部气含率研究

高娜  
【摘要】: 气液搅拌槽反应器广泛用于各种过程的工业中。对多层桨气液搅拌槽的已有研究主要集中在宏观特性方面,如通气功率,临界悬浮以及整体气含率等。近年来有学者对组合桨HEDT+2WHU搅拌槽内的局部气含率分布进行研究,但对于其中的气泡尺寸分布等研究还不充分;对于HEDT+2WHD组合桨气液搅拌槽的研究还仅限于宏观特性研究,对搅拌槽内局部气含率分布、气泡尺寸等的研究还属空白。 本文实验在直径T=0.476 m,液位H=0.857m的椭圆底全挡板搅拌槽中进行,搅拌桨采用半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨,宽叶翼形桨(WHU)为中、上层桨。系统研究HEDT+2WHU搅拌槽内的气泡尺寸分布及其与通气量、搅拌转速等的关系,深入了解上提式操作模式多层桨体系内的气液流动状态。研究结果表明:气-液搅拌槽体系内的气泡空间分布很不均匀。常温及非常温条件下,气泡尺寸都随通气量的增加而增大,但是气泡尺寸随搅拌转速的增加略有减小;并且高温时操作条件对气泡尺寸的影响效果减小。温度变化对气泡尺寸空间分布也有重要的影响作用,整体气泡尺寸随温度升高而明显增大。 本文还对HEDT+2WHD下压操作模式的组合桨体系内局部气含率分布特性进行研究,结果表明:局部气含率随表观气速增大明显增加,但沿轴向分布趋势比较均匀。通过与HEDT+2WHU的局部气含率分布对比表明,两种操作模式下的平均气含率接近,但组合桨下压操作时的局部气含率分布较上提操作组合桨更加均匀。通过PIV方法可以清楚显示两种组合桨体系内的不同流场分布,并依此对两种操作模式下局部气含率分布差别进行讨论。 本文的研究结果对于工业中气.液两相搅拌反应器的设计和操作具有一定的参考价值。


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