流体混合技术论文华东理工

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1、华东理工大学201£_—201^学年第1学期《流体混合技术》课程论文2014.12.班级_工材122_学号姓名李彬开课学院化工学院任课教师_陈剑佩成線论文题目：工业流体混合技术现状概述论文要求：以流体混合技术在你所学专业中的应用、近十年流体混合技术发展概况、针对某一流体混合过程等内容，写一篇课程论文。字数要求3000字以上，参考文献3篇以上。教师评语:教师签字:工业流体混合技术现状概述李彬1（1.华东理工大学化工学院，上海200237）摘要：本文介绍了流体混合技术的含义及其与流体力学的关系。对流体混合技术

2、的国闪外研究现状进行了简要的评述，指出流体浞合技术研究的屮心足对湍流行为的研究，湍流行为对系统科学混沌理论的发展具有重要实践意义。关键词：流体混合，现状1背景介绍流体混合技术是借助于流体所独具有的流动性，使被加工物料在混合设备中达到均匀分散、全面接触，从而改善混合物料各种性质的方法和手段。虽然，混合概念很早就有了，但对于流体混合技术的研究却是随着流体力学的发展而发展起来的。流体力学的建立可以追溯到17世纪牛顿时代，从1687年牛顿提出流体环形运动假设，到1755年欧拉导出流体运动方程，再到1822年科西提

3、出应力张量概念建立起连续介质运动理论的总体框架，最终由斯托克斯在1845年在总结前述理论的基础上，提出牛顿粘性流体的纳维斯托克斯方程。流体力学变成了一门严谨的力学学科。多年来，人们的每一项有关流体的研究无不是建立在上述力学理论基础上的。随着流体力学的发展，逐渐形成了流体混合技术。流体混合技术在工业上的应用产生于化学工业11］，化学工业屮的单元操作，如：吸收、沉淀、结晶、过滤、溶解、乳化等均与混合过程有关。一般來讲，混合常常构成了上述单元操作的准备工作,而有些单元操作则完全由混合工作来完成（如：乳化、扩散传

4、质）。近年来，随着社会分工越来越细，专业越分越细，在食品、医药、涂料、油漆等工业领域也山现了大量有关流体混合工艺与设备的研究。对流体混合技术实现方法和手段的研究，形成了混合工艺与混合设备两大课题。这两大研究课题是紧密相关、相辅相成的。对于工艺与设备的深入探讨，必然涉及到流体混合机理的研宂，并涉及诸多相关学科领域，如：数学、物理、系统科学、计算机科学、流体力学、机械工程等等。应该说，当前有关流体混合理论的研究还是不够完善的，这是由流体物质本身所具有的复杂性所决定的。这正如流体力学研究中，只能针对某一具体问题

5、提岀具体解决办法一样，很难找到某些普遍适用的理论或方法。不过，近年来，一方面,作者简介:李彬（1994-），男，山东潍坊，木科Email:libinthu@yahoo.com随着流体力学尤其计算流体力学取得了长足进步，这必将为流体混合过程机理的研宂奠定一定的理论基础，并带动流体混合技术的发展；另一方面，各工业部门在流体混合工艺与装备方面的要求，也为流体混合技术的研究与应用提供了广阔的发展空间。2流体混合技术研宄现状目前，国内有关流体混合技术的研宂主要集中在化学工业领域。这是巾于化学工业所涉及的单元操作多数

6、与混合过程有关。其研究的主要方法是相当成熟的相似设计理论与实验研究相结合。相似设计理论是一个非常有效的研究方法。实验研究是对相似设计结果的直接检验，因此，是极端重要的。2.1相似设计方法简介由于人们在研宂、分析流体混合机理时，面对的是一个非常复杂的流体系统，对该系统进行数学建模时，常常会遇到一些复杂的数学物理方程，如上述纳维斯托克斯方程，由于方程的非线性，对它们的直接求解是相当困难的，因此人们寻找到了一种巧妙而有效的实验方法。但在实验之前，人们仍需要进行数学建模，不过，建立的不是由数学物理方法所推导的直接

7、数学模型，而是将系统相关参数进行过无:W:纲化处理的相似数学模型。在该数学模型建立过程中，首先凭借经验分析被研允对象受控于哪些物理量。然后，根据数学上的定理将这些物理量组成几个为数较少的无因次数群。最后，建立这些无因次数群之间的关系，即相似数学模型。当然，相似数学模型的建立仍以上述流体力学基本方程为基础。相似设计理论所要求的相似包含儿何相似和物理相似两部分。所谓儿何相似［2］，是指流动空间儿何相似，即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例。物理相似包括：时间相似、运动相似、动力相

8、似、热力相似、物性相似等。根据上述相似要求，建立一定的相似准则，准则是使无量纲准数：斯特劳哈尔数（Sr）、欧拉数（Eu）、弗劳德数（Fr）、雷诺数（Re）等全部或部分相等。2.2实验研究方法简介对于运用相似设计理论设计的混合设备结构，判断其正确与否，必须通过实验研究。首先要确定混合工艺所要达到的工艺指及其影响因素；然后，设计组合实验，获得实验结果；最后对实验结果进行分析，判断能否达到工艺指标要求。如果可以，形成工艺规范；否则，