带导流筒搅拌槽中循环流量的实验研究.pdf

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1、2002年第23卷第1期华　北　工　学　院　学　报Vol.23No.12002(总第81期)JOURNALOFNORTHCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY(SumNo.81)文章编号:100625431(2002)0120025205带导流筒搅拌槽中循环流量的实验研究X肖建军,包雨云,黄雄斌,施力田(北京化工大学化学工程学院,北京100029)摘　要:　目的　研究带导流筒搅拌槽内循环流量的影响因素,优化搅拌桨型式.方法　在直径为0.5m和0.8m的带导流筒的搅拌槽内,采用热示踪热响应法系统考察了搅拌桨型、叶轮雷诺数、导流筒直径和离底距

2、离、静液位高度、列管设置及其流通面积对循环流量的影响.结果与结论　优选出新的能产生更大循环流量的搅拌桨型式,得出各结构参数对循环流量准数的影响情况.关键词:导流筒;循环流量;搅拌桨中图分类号:TQ027.2文献标识码:A0　引　言　　文献[1]对导流筒—搅拌槽体系内的固—液悬浮进行了研究,分析了该体系中各主要参数对搅拌水[2]力学性能和均匀悬浮性能的影响,初步讨论了各主要参数的优化方向.Oldshue提出了该体系内流量、压头、功率的关联式,为后续的研究工作提供了理论指导.[3]对循环流量的研究,大多数是在不带导流筒的搅拌釜中进行,对带有导流筒结构的研究

3、文献报道很少,而在釜内同时安装有列管换热器及导流筒结构的搅拌釜反应器内的循环流量的研究未见文献报道.作者采用目前聚酯生产中酯化反应器的搅拌桨与北京化工大学专利搅拌桨进行对比,系统地研究了搅拌叶轮雷诺数、导流筒直径、离底距离、静液位高度以及釜内换热列管对循环流量的影响.1　实验部分1.1　实验装置1.1.1　搅拌桨实验所用的桨型:①为5叶下压式的简易型轴流桨;②为5叶CBY桨;③为5直叶透平桨,分别如图1(a),1(b),1(c)所示.图1搅拌桨示意图Fig.1SchematicsofimpellerX收稿日期:2001212213基金项目:部级基金资助

4、项目作者简介:肖建军(1972-),男,硕士生1从事专业:化学工程126华　北　工　学　院　学　报2002年第1期浆①是工业用浆,其叶片结构为三折叶,叶片的安装角度为B(见图2(a)),且叶片端部与叶片根部的角度一致;桨②为北京化工大学专利桨,叶片与流体的作用面为平滑的曲面,叶片的根部安装角为Ba(见图2(b)),且沿着叶片半径方向向外角度逐渐减小,叶片的端部角度为Bt(Bt

5、tviewofbladeoftheimpeller①and②口处的径向流动,从而加大槽内的循环流量.1.1.2　搅拌槽及其内构件　　在直径d为0.5m和0.8m的搅拌槽中采用单层桨(即①和②)和双层桨组合(即①+③和②+③)进行研究.③桨作为底层桨,两层桨层间距分别为0.162m(在0.8m的搅拌槽中)和0.101m(在0.5m的搅拌槽中),搅拌桨直径D为导流筒直径d1的94à.釜内安装4块挡板,挡板宽度为完全挡板(即0.1d);导流筒内安装5块挡板,挡板宽度为1ö3d1.搅拌槽的内部构件尺寸如表1所示.在导流筒和槽壁间装有垂直列管式换热器,工业用列管

6、式换热器的管内是反应物,管间为加热介质.在冷模实验中,采用自来水模拟反应物,管间没有物料.列管式换热器的结构如图3所示.实验所用的介质为水,温度约为(23±5°)℃.表1实验所用搅拌槽及其构件的尺寸Tab.1Structuralparametersofagitatingtankanditscomponents槽直径dömm500800导流筒直径d1ömm182170154285图3列管换热器示意图离底距离△Cömm927252108Fig.3Tubularheatexchanger液位高度Hömm4615807208001.2　循环流量测量方法[3]循

7、环流量的测量方法可分为接触法和非接触法.由于要在导流筒和槽壁间设置列管式换热器,因此可选用热电偶法,该法精度较高,热电动势便于记录、处理.采用热电偶法测量流体的速度时,由于热电偶探头由多个热电偶探针串联而成,探头的体积较大(最大外径约为8mm),这样测量的速度值相对于流体的真实速度会偏小.用桨①+③在槽径为0.8m且无列管的情况下,在不同的液位高度对用数小球法测得的流量准数值对热电偶法测得循环流量准数值进行标定,结果如表2所示.由表2可见,由于热电偶法测量流体速度时,探头的存在决定了其测得的速度偏小,因此在计算循环流量准数时应补充校正偏差才为流体的真实

8、的流量准数(表2中,校正系数k=Nqc(小球法)öNqc(热电偶法))表2标定结果Tab.2C