试析旋转填充床内微观混合的模型化研究

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1、北京化工大学硕士学位论文旋转填充床内微观混合的模型化研究姓名：梁继国申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈建峰;张建文2003.5.22j0京啊o￡大掌壤士挲憾论文旋转填充床肉微观混合的模型佬研突摘要旋转填充床作为精型的嵩效反应传质设备，广泛应熙于快速反应过程，如通过快速反应沉淀的方法制备纳米粉体材料。在该制备方法中，微观混合对于产晶的性能、产品粒子的分布影响显著。对旋转填充床表徽蕊混合进行锈究，有韵予深入认识旋转填充康凌高度分散滚体微元在填料丝网中的流动行为和分散混合机制，为旋转填充床内液液混合一反应制备纳米材料

2、提供理论基础。本文在分析前入所进行的旋转填充床内微观混合研究成梁的基础上，结合蘸入对旋转填充藤内液体流动状况的躐溅缝柒，建立了旋转填充床内液膜流动的物理模型。在对旋转床内的丝网填料进行合理简化以后，针对液膜在填料空间内的湍流混合一反应过程和液膜绕填料丝流动的湍流混合～反应过程，分别提瀣了相应的数学模型进行摇述，_并迸悉建立了数德求鳃方法。对于实际旋转填充霖结构内多层丝网填料一丝网填料空间中的总体湍流混合与反应过程，可逐层采用上述两个模型，对整个旋转填充床内的微观混合情况进行数值模拟分析。，乏本文通过文献公开发表鳇数据，验

3、证了上述分裂对丝瓣窒闻和液膜绕丝流动的湍流混合与反应过程的数值模拟模型。验证结果表明，本文建立的包括液膜在填料空间内的湍流混合一反应和液膜绕填料jt身e'l：工大掌嘲董士掌德论文丝流动黪滚流混合一反应两个过纛的总钵数僮模掇模型麓够较恰当地处理旋转填充床内的湍流混合与反应过程。根据已有的旋转填充床内偶氮化合反应体系的实验数据，本文模拟计算得到了实验条件下液体微元流经旋转填充床填料层的微观混合涛况。模数诗算缝果与实验结暴吻合良好。磷究结采表明，在合理假设的基础上，采用欧拉方法对旋转填充床内的微观混合状况进行数值模拟研究是可行

4、的。本文模型能够用于旋转填充床内微观混合的预；／测指导。N关键词：旋转填充床，微观混合，数值模拟，湍流反应，离集指数l薹北持r化工大掌嘲《士潞位论二戴N玎泰襁R薹CAL蝴ULATlQNoFMIC鼗OM薹X聪GpRoC嚣SS差NR0鬈葭烈GE度CK嚣矜B嚣羚ABSTRAC，I'Itiswellverifiedthatthemicromixingintherotatingpacked(RPB)bedisextensivelyintensifiedandthereforeitisofgreatpotential辩anovelr

5、eactorfortheapplicationssuchasthesynthesisofnanopartic

6、esthroughreactiveprecipitationunderfastreactions。Previousstudieshaveprovedthatmicroimixingimposesacrucialroleontheulteriorparticulatepropertiesandtheparticulatesizedistribution。ThestudyOnmicromixinginRPBwilth

7、enceadvancetheunderstandingofthemechanismofmixing—diffusionandthebehavioroftinyliquidelementsinthepackingofRPB，bothofwhicharethetheoreticalbasisforsynthesizingnanoparticlesbyprecipitationinRPB。Inthispaper,onthebasisofpreviousstudiesonmixcromixingandintegratedwith

8、theobservationresultsoffluidflowinRPB。anoverallnumericalmodeldescribingtheturbulentmicromixingphenomenaandreactionprocessforfilmflowintheRPBwassetup。Theoverallmodelconsistedoftwoparts：theturbulentreactivemixingmodelwithinthepackingvoidsandtheturbulentreactivemixi

9、ngmodelaroundOilthesurfaceofwire．DuringtheoverallsimulationforapracticalRPBwithmultiplelayers，thetwomodelswerealternatelyusedforeverylayer．Thetwomodelswere≈'eH