垂直列管加热的搅拌槽内温度场的测量与数值模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文垂直列管加热的搅拌槽内温度场的测量与数值模拟姓名：王志锋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：黄雄斌2002.4.10i§室T化工大学T硕士研究生茎'垡垒圣_-___l___I__一。。。’————————————————一摘要／一／利用液晶测温技术测量了垂直列管加热的搅拌槽内甘油的温度场、分布。实验所用搅拌槽为直径500ram、高600mm的平底圆形有机玻璃槽，外面围着一个用有机玻璃做成的正八边形夹套。在槽壁上对称安装有四组垂直加热列管(兼挡板)，每组列管分别由两个功率为150V／的u型电加热棒串联组成。实验分别研究了CBY(长薄叶)桨、PBT(四

2、斜叶)桨和带副叶的CBY桨三种桨型的搅拌槽内甘油的轴向、水平动面温度分布，研究结果、／表明桨型不同，其温度分布也各有其特点。涔文讨论了槽内温度场分／布随时间、转速以及桨叶的离底高度等因素不同而变化的情况，比较了功率相同条件下不同桨型的搅拌槽内温度场的分布。利用计算流体力学软件CFX-4对层流状态下PBT桨搅拌槽中甘油的温度场进行了数值模拟，并将所计算的轴向、水平剖面温度分布与实验所测量的结果进行了对比，发现虽然在列管附近二者存在着一些差别，但模拟结果基本可以反映槽内温度场的分布情况。利用模拟结果计算了离底高度不同的位置上列管外壁的局部传热膜系数，并将计算结果与伍浩松用量热法所测

3、的局部传热膜系数进行了比较，发现二者的分布趋势基本一致。关键词：搅拌槽，列管，液晶测温法，温度场，数值模拟北京化工大学硕士研究生学位论文MEASUREMENTANDNUMERICALSIMULATIONOFTHETEMPERATUREDISTRIBUTIONSINANAGITATEDTANKHEATEDBYVERTICALTUBESABSTRACTLiquidcrystaltechniqueWaSusedtomeasuretheglycerintemperaturedistributionsinallagitatedtankheatedbyverticaltubes．Thest

4、irredtankwhichWaS500mmindiameter,600mminheightandwithaflatbottom，WaSsurroundedbyaregularoctagonaljacketoutside．BoththetankandthejacketWaSmadeofplexiglass．Foursetsofverticaltubeswerefixedsymmetrically011thewallofthetank．EachsetofthetubesWaSmadeupoftwoseriesUheatingrodswhichpowerwas150WTheaxia

5、landhorizontalsectiontemperaturedistributionsoftheglycerininthetankwhichwasequippedwithimpellersofCBY,PBTandCBY-Dwerestudied．Theeffectsoftime，rotationspeedsandthedistanceofimpellerfromthebottomonthetemperaturedistributionswerediscussed．Andthetemperaturedistributionsinthetankofdifferenttypeof

6、impeller谢tllthesamepowerinputwerecompared．ThesoftofCFX-4WaSusedtosimulatetheglycerintemperaturedistri【bufionsintheagitatedtankequipped、ⅣitltPBTimpeller．Andtheaxialandhorizontalsectiontemperaturedistributionsofsimulationwerecomparedwiththeresultsoftheexperiments．Theywerealmostidenticalexcepts

7、omedifferenceneartheheatingtubes．Theresultsofthesimulationwereusedtocomputethelocalheattransferfilmcoefficientsontheoutsurfaceofverticaltubesatdifferentheight．Andthecomputationalresultswerecomparedwi也theresultsofWuHaosongwhomeaSueredthelocalheattra