带导流通搅拌槽内流场的.研究

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1、北京化二大母硕士母位格次Velocimetry)和激光多普勒测速仪(LDV,LaserDopplerVelocimetry)等非接触法，为获得准确详细的流场信息提供了更多的选择。与其他的测量技术相比，运用LDV法测量流场有其独特的优点，一方面，LDV为非接触测量不会对流场有干扰，另一方面，该法可以同时测量三维速度的各分量，具有线性好，空间分辨率高和快速动态响应等特点，因此LDV法已日益成为流速测量中的主要测试手段。本文的试验研究就是用该法作为流场测量的手段进行流场的研究的。LDV仅仅提供了一些重要参数如时均速度分布和排量准数等，

2、而无法改变目前这种依靠经验来放大的现状。因此采用计算流体力学方法来模拟和预测不同几何尺寸和操作条件的搅拌槽中详细的流动和混合特性，是流体混合技术的发展趋势。关于用计算流体力学软件来模拟带导流筒搅拌槽内的流场目前未见文献报道，本文用计算流体力学商业软件FLUENT模拟了带导流筒搅拌槽内的流场，并与实验结果进行了比较说明对带导流筒搅拌槽内的流场的模拟是成功的。一目...........，，，2此京化工大李硕士昔位格义第一章文献综述1.1带导流筒搅拌槽的流体力学特性及工业应用带导流筒的搅拌槽最初出现于制铝工业，是由巴秋卡槽发展而来的。

3、20世纪70年代以来，这种具有特殊构造的搅拌槽反应器已广泛应用于结晶、选矿、间歇浸取、污水处理以及聚醋工业中。导流筒是用于引导流体流入和流出的圆形导管。导流筒搅拌槽如图1-1所示，主要包括槽体、导流筒及叶轮三部分.实用的导流筒直径范围是槽直径的20-导流简内挡板40%。在导流筒中装有轴向流叶轮，向下泵送流体(下压式叶轮)，而在环室中产生向上的回流。当需要引导液体流入和流圈卜1带导涟简的拢拌抽示盘圈出叶轮、控制返回流的速度和方向以便在被搅拌物系中确立某一流型时，导流筒在搅拌槽内是必不可少的。它的作用在于提高混合效率。一方面，它提高

4、了对筒内液体的搅拌程度，加强了叶轮对液体的直接机械剪切作用，同时又确立了充分的循环流型，使槽内所有物料均可通过导流筒内的强烈混合区，提高了混合效率。另外，由于限定了循环路径，减少了短路机会。尤其在高粘性流体以及固液悬浮体系的液面与槽底物料的混匀过程中，其特点尤为突出。如在搅拌桨距槽体高度与槽体直径之比较大(超过1.0时)的场合，使用叶轮进行固液混合时，加导流简可以实现槽顶到槽底间的良好混合。而且就目前可采用的各种混合装置中，这种装置的特点是单位功率消耗产生的流量最高【’〕。1.1.1导流筒循环器的特性1211.1.1.1流动形态

5、搅拌槽反应釜中的对流或循环流动通常对搅拌器的效率和产品质量3此京化二大母硕士李位恰久二二二二二二二二二二二二二二二二两者都有影响。在无导流筒的搅拌槽中各处流动状态不同，可能存在相对静止或不流动的区域(如槽底附近或叶轮正下方)，对高粘性物料及固液悬浮体系而言流动的均匀性很差，而采用导流筒循环器则可产生强烈的循环流动，当诱导流量与泵送流量之比相当小时，则在槽内产生平推流，可使槽内体系，特别是使接近液面部分的流动均匀性有显著改善。另外导流筒内外液体的湍动程度不同，因此导流筒在搅拌槽中建立了两种不同程度的流体剪切区域。若导流筒内外的流通

6、截面不等，则又造成两个不同的循环速度。这一特性对于某些过程是很有利的。此外导流筒减小了叶轮上下两侧受到的流体作用力的不均衡性，使轴的受力均衡状况有了改善，因此往往可以减小轴的尺寸。1.1.1.2流量和功率对使用相同叶轮的带导流筒槽的流量准数的研究表明，有导流筒时能较有效地达到某一给定的泵送流量。纳格塔发表的标准船用螺旋桨的数据表明121，采用导流筒的装置，流量准数增加而功率准数减小。由混合设备公司使用激光多普勒流速计测定的数据也有类似的趋势闭。叶轮效率提高的原因可能是改善了叶轮入口处流速分布的均匀性。1.1.1.3流体作用力由于

7、导流筒改善了入口流速分布，使之更加均匀。因此显著地降低了叶轮所受载荷的变化，因而作用在导流筒中叶轮上的流体作用力有明显的降低。根据有限的实验结果，导流筒中的流体作用力比相同开式槽中的流体作用力要小20%[21.但叶轮上方生成旋涡的任何趋势都将增加流体作用力。因此，在搅拌设备设计中，必须采取预防措施保证在叶轮上方有足够的液体覆盖深度。1.1.2导流筒在聚酩生产工艺中命化釜内的应用:1.1.2.1连续酷化和醋交换反应器在聚酷生产中酷化反应是影响产品性能的重要因素之一。不完全的酷化液，不但得不到合格粘度的聚酷，而且还会在缩聚阶段产生齐

8、聚物堵塞真空系统，使聚酌釜无法正常运转。所以设计适宜的酷化反应釜使精对苯a北京化工大嵘A士李位恰次二甲酸(简称PTA)能够更好的溶解于乙二醇(简称EG)、并形成完全的醋化液，再在后两段(预缩聚和后缩聚)中逐渐缩聚成合格聚酷是非常重要的。工业上常用的连续醋化和酩交