搅拌槽内非牛顿流体的微观混合特性

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1、北京化工大学硕士学位论文搅拌槽内非牛顿流体的微观混合特性姓名：丛海峰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：高正明20050603北京化工大学硕士毕业论文搅拌槽内非牛顿流体的微观混合特性摘要微观混合是指物料从湍流分散后的最小微团(Kolmogorov尺度)到分子尺度上的均匀化过程，这种小尺度上的均匀化过程对精细化工、制药等工业过程中经常涉及到的快速复杂反应有着重要影响。在直径为0．476m的搅拌槽内，分别选用三窄叶翼型CBY桨和标准六直叶涡轮桨，采用羟乙基纤维素(Hydroxyethylcellulo

2、se简称HEC)水溶液非牛顿流体作为工作体系，以改进的硫酸铜沉降与氯乙酸乙酯水解的平行竞争反应作为研究微观混合的反应工作体系，在质量浓度为0．1％～0．5％的HEC水溶液中，排除硫酸铜副反应的影响，利用铜离子浓度与可见光吸光度的线性关系，考察了加料时间、搅拌转速、桨叶类型、溶液粘度以及流体的非牛顿性等因素对产物分布的影响规律，实验结果表明：随着溶液表观粘度的增加，副产物收率随之提高，但增加的趋势有所减缓：对于粘性流体不能仅仅采用雷诺数作为放大规则。同时采用E一模型对产物分布进行了模拟计算，计算结果与实验

3、结果进行了对比。研究表明，当进料点和搅拌转速不变时，粘度对非牛顿流体的微观混合有重要的影响。E一模型计算结果与实验结果的趋势一致，能较好的对实验结果进行定性的预测，但定量方面还有差距，需要从实验北京化工大学硕士毕业论文以及模型参数值选取两方面进行进一步的改进研究。本文的研究结果对于非牛顿流体工业搅拌反应器的优化设计具有指导意义。关键词：微观混合；非牛顿流体：搅拌槽；平行竞争反应北京化工大学硕士毕业论文MICROMIXINGCHARACTERISTICSOFNON—NEWTONIANFLUIDINASTI

4、RREDTANKABSTRACTTheinfluenceofviscosityonthemicromixingofNon—Newtonianfluidwasinvestigatedbyusingparallelcompetingreactions．Theexperimentswerecarriedoutinastirredtankof0．476mdiameterwithathreenarrowbladehydrofoilCBYimpellerandRushtonturbine．Theimprovedpa

5、rallelcompetingreactions，theprecipitationreactionofNaOHandCuS04andalkalineesterhydrolysis，wereusedasworkingreactionstoinvestigatethemicromixinginnon-NewtonianfluidofHydroxyethylcellulose(HEC)watersolutionsof0．1％-0．5％．Theeffectsoffeedtime，impellerspeed，fe

6、edposition，viscosityandnon·Newtonianfactorsontheyieldsofby—product(xQ)weresystematicallystudiedbasedonthelinearrelationshipofcopperionabsorbencyandconcentration．TheexperimentsresultsshowthatXQstronglydependsontheviscosityoftheliquid．XQincreasesgreatlyast

7、heviscosityofHECincreases．TheReynoldsnumberisnotthesuitablescales-uprulefortheviscousliquid．Underthesameshaftpowerinputandfeedingattheimpellerregion，XQissmallerforthehigherpowernumberimpeller．Asimplifiedmicromixingmodel，theEngulfmentmodel(E—model)，wasmod

8、ifiedtopredicttheproductdistribution．ReasonableagreementcanbefoundbetweentheresultspredictedbytheE—modelandtheexperimentaldata．Theresultsareofimportancetothedesignandscale—upIll北京化工大学硕士毕业论文ofindustrystirredreactorswithfast