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1、第5卷第3期材料与冶金学报Vol15No132006年9月JournalofMaterialsandMetallurgySept.2006带搅拌管式反应器中的流动特性赵秋月,张廷安,曹晓畅,蒋孝丽(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)摘要:以NaCl溶液为示踪剂,采用脉冲示踪法考察了搅拌转速、流量及液位对带机械搅拌装置的管式反应器内停留时间分布(RTD)曲线的影响.用Peclet操作准数表征轴向扩散特性.结果表明:增加搅拌装置后,反应器内的流动型态仍接近活塞流;随流量的减小和液位的升高,流体流动愈向活塞流靠近,即减小流量或者升高水位有利于减小返混;当搅拌转速超过100r/min时,
2、搅拌转速对停留时间分布的影响不大.关键词:管式反应器;停留时间分布;活塞流;轴向扩散中图分类号:TQ052文献标识码:A文章编号:167126620(2006)0320238204StudyonflowcharacteristicsinastirredtubularreactorZHAOQiu2yue,ZHANGTing2an,CAOXiao2chang,JIANGXiao2li(SchoolofMaterials&Metallurgy,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China)Abstract:Anewtypetubularreactorwit
3、hastirrerisdesignedforsolid-liquidreaction1NaClsolutionisusedastracerandtheRTDcurvesareinvestigatedatdifferentstirringintensities,differentflowratesanddifferentwaterlevels1Pecletnumber(Pe)isusedtorepresenttheaxialdispersion1Theresultsshowthattheflowpatterninthereactorisclosetoplugflow1Withlowerflow
4、rateorhigherwaterlevel,theflowpatternisclosertoplugflow1Decreasingtheflowrateandincreasingthewaterlevelarebothbeneficialtoreducebackmixing1Whenstirringintensityexceeds100r/min,ithasnoobviouseffectonRTD1Keywords:tubularreactor;residencetimedistributions(RTD);plugflow;axialdispersion符号表:C为组分浓度,mol/L;
5、De为有效扩散相流态的特征,对于更好地了解反应器的性能和系数;E(t)为停留时间分布函数;L为管式反应器进行反应器设计具有重要意义.本文通过停留时长度,mm;Pe为贝克莱准数;r为搅拌转速,r/min;t间分布实验,结合流动模型,考察了不同操作参数3为时间,s;Q为流量,m/h;€t为平均停留时间,s;t0对反应器内流体流动特性的影响.为电解质注入时刻,s;u为流速,m/s;x为电压,为便于观察,反应器由有机玻璃制成.反应器2内搅拌装置由一系列互成90度角的T字型叶片mV;y为浓度,g/L;z为z方向距离;σ为方差。管式反应器是应用较多的一种连续操作反应构成,它们均布在搅拌轴上,这样既能保证
6、运行过器.常用的有水平管式反应器、立管式反应器、盘程中互不干扰,又能达到充分的搅拌效果.反应器管式反应器和U形管式反应器等型式.带搅拌装具体形式如图1所示.置的管式反应器是在传统管式反应器的基础上增加了一个由一系列T字型叶片构成的机械搅拌1实验方法装置.该结构结合了全混流反应器混合性能好和选用NaCl溶液作为示踪剂,根据刺激-响应活塞流反应器生产能力高的优点.研究反应器液投稿日期:2006-04-24基金项目:辽宁省重点学科带头人培养计划项目(No1200117124206),辽宁省优秀科技人才基金(No12005221012),国家自然科学基金(No150174018)作者简介:赵秋月(1
7、978-),女,辽宁锦州人,东北大学博士研究生;张廷安,(1960-),男,河南周口人,东北大学教授,博士生导师E-mail:zta2000@163.net.第3期赵秋月等:带搅拌管式反应器中的流动特性239图1管式反应器示意图Fig.1Schemeoftubularreactor1—入水口;2,3—搅拌叶片;4—搅拌轴;5,6,7—出口技术,采用脉冲示踪法来测定停留时间分布曲[1-5]线,即在比停留时间短得
