混合过程强化及其设备的研究进展

流体流动和混合是影响化学反应的重要因素,离集指数是表征流体混合程度的常用参数,平均停留时间及停留时间分布是衡量反应器内流体返混的一个量度。文中分析了反应器内流体的混合机理,介绍了两种实验测定离集指数的方法以及数学模拟法;在微观混合的基础上提出了过程与设备的强化方法,借助外界能量或改变流体流动型态和流速等方法强化流体的混合程度,总结了搅拌釜反应器、撞击流反应器、静态混合反应器、超重力旋转床反应器等设备的混合机理及其优缺点。     

基于CFD的搅拌萃取塔结构优化与流场分析

为降低搅拌萃取塔内轴向返混并增大通量，在搅拌筛板萃取塔基础上改进内部结构，设计了返混相对较轻的搅拌萃取塔。通过停留时间分布模拟，结合返混模型和流场分析，研究了通道面积、环隙位置、开孔方式和澄清段高度等因素对流体流动特性的影响。结果表明，级间转动挡板可以有效抑制塔内轴向返混，且挡板直径越大，塔内通道面积越窄，抑制返混效果越好；固定环开孔和级间挡板开孔均会带来一定程度的返混，尤以搅拌桨下方的级间挡板开孔影响最为严重；设立澄清段可以降低塔内返混，且澄清段高度越高返混越小，实际应用时考虑到设备成本，澄清段高度与塔径之比以0.7左右为宜。     

自制简易停留时间分布曲线测定装置

反应器中流体物料的返混现象,直接影响化学反应的进行,返混程度愈大,对反应物料的转化愈不利。因此“返混”概念对学习化学反应工程学及设计和解决反应器在使用过程中的实际问题有着十分重要的意义。“返混”是停留时间不同的微团的混合流体物料,在反应中存在的实际现象,返混程度可以由停留时间分布函数曲线来描述。     

规整填料单元内流场的三维LDV测量

引言 近二三十年,规整填料已广泛应用于反应、分离和混合等各类化工设备中,但对于规整填料内部流体流动规律的深入研究目前仍比较缺乏.以气液传质设备为例,规整填料塔内流体的流动分布会直接影响塔的传质性能,因此,国内外很多研究机构在这方面做了大量的研究,但绝大部分研究集中在宏观流动模型的建立及其实验验证方面[1-5].     

等空时双平推流循环流动的数学模型

提出并解析了等空时双平推流循环流动的数学模型。结果表明,等空时双平推流循环流动模型的循环比 R 与其停留时间分布的无因次方差σ~2具有简单的数学关系,且满足流体返混的σ~2的一般判据。该模型除能较好地描述流体循环流动状况外,也可用于流体返混的流动模拟。     

搅拌槽内黏性流体流动的DPIV测量与CFD模拟

搅拌槽是化学工业及其相关工业广泛应用的设备之一,由于其内部流动的复杂性,搅拌混合操作目前尚未形成完善的理论体系．对搅拌槽的设计和放大,主要是依赖半经验的方法,对其内部流场有必要进行更深入的研究．目前对不同黏性流体的流动测量及计算流体力学模拟工作见诸报道较少,而     

管式振荡流反应器的流动模式研究(Ⅰ)PIV和RTD实验研究

采用粒子成像可视化（PIV）技术研究了管式振荡流反应器（OFR）内的流场形态和混合特点,并采用脉冲进样法测定了OFR在不同振荡条件下的停留时间分布函数。实验结果表明,OFR的混合特性十分复杂,并随振荡强度的变化呈现出不同的特征。振荡强度较低时,振荡使得OFR径向混合加强,减少了滞留区,流体的流动趋于平推流;振荡强度较高时,腔室内布满数目、尺寸和位置不断变化的漩涡,使每个腔室趋向于全混,腔室问的返混增大。实验数据与多级串联全混釜模型的比较结果显示,OFR的混合特性远非简单流动模式模型所能表征。     

釜底波轮搅拌器反应釜

<正>本发明属于化工领域的搅拌设备，搅拌器在反应釜中，对不同流体物料之间或流体与粉沫物料之间，进行搅拌混合的一种新颖的搪玻璃或不锈钢反应釜，其目的是为化工设备更新换代，提高设备运转的稳定性，降低成本和节电。     

旋转填料床与盘管组合反应器中的流动特性

以饱和的NaCl水溶液为示踪剂,采用脉冲法考察了液体流量、转子转速对旋转填料床与盘管组合反应器停留时间分布(RTD)曲线的影响。用轴向扩散模型对流动状况和返混程度进行了表征。结果表明,组合反应器内的流体流动型态与盘管相同,接近活塞流,且流量越大,平均停留时间越短。旋转填料床转子转速对组合反应器停留时间分布影响很小。     

带转动挡板的搅拌萃取塔连续相停留时间分布研究

为获取带转动挡板的搅拌萃取塔内部流体流动状况，采用脉冲示踪法对塔内连续相停留时间分布(RTD)进行研究，并结合轴向返混模型得到了连续相的返混系数。结果表明，随着连续相体积流量、总流量或连续相与分散相体积流量比值的增大，连续相RTD曲线收窄、峰值明显增大、连续相停留时间和返混系数均减小；改变分散相体积流量，连续相RTD以及返混系数基本不变。此外，改变搅拌转速对连续相RTD影响较小。将返混系数与操作条件和物性参数进行关联，关联式最大偏差为19.8%、平均偏差为7.7%，表明关联式可用于带转动挡板的搅拌萃取塔的连续相轴向返混程度的评估。     

流动模型及其在化学反应器设计中的应用

一、基本概念逆向混和为连续反应器内影响化学反应结果的重要物理因素之一。研究逆向混和的一般方法是假定一种与实际连续反应器较为切合的流动模型,借停留时间分布的测定以确定该模型的参数,并借此来预计反应过程的结果。本文即在于介绍流动模型在连续反应器设计中的应用方法并提供若干的计算示例。二、停留时间分布的表示方法在反应器内,流体质点停留时间小于t 的概率称为停留时间的分布函数F(t),它的一阶导数:     

停留时间分布理论中脉冲响应法的前置条件研究

脉冲响应法是化工设备中流体停留时间分布(RTD)最常用的测试方法。通过数值模拟和实验,采用脉冲响应法测试了设备中流体的RTD,分析了脉冲时间对RTD测试结果的影响,并提出了有效脉冲时间范围。     

环流反应器

本文介绍了环流反应器的类型及工作原理。着重对喷射环流单相反应器最佳结构和设计以及非均相环流反应器设计作了介绍。此外对环流反应器中环流产生的阻力及其计算,和器内混合特性及停留时间分布特性作了叙述。最后指出,当环流的循环倍率超过20时,环流反应器中流体的流动模型可看成与全混式连续搅拌釜中流体流动模型是一致的。     

釜底波轮搅拌器反应釜

<正> 本发明属于化工领域的搅拌设备,搅拌器在反应釜中,对不同流体物料之间或流体与粉沫物料之间,进行搅拌混合的一种新颖的搪玻璃或不锈钢反应釜,其目的是为化工设备更新换代,提高设备运转的稳定性,降低成本和节电。     

Monte Carlo方法在计算多级颗粒反应系统中的应用

对于具有级间返混的多级固体颗粒—流体(气-固、液-固、气-液-固)反应器系统,当各级反应条件(温度、或压力)不同时,其颗粒平均反应产率的计算是一个复杂而困难的问题.本文采用Monte Carlo方法对颗粒的停留时间及其反应转化率进行随机跟踪模拟.给出了计算程序.此法概念简单、程序简短、适用性广,对反应速率方程和各级内流动模型均无任何限制.尚可用于模拟计算更复杂的网络流动系统,及颗粒的其它物理或化学过程.此方法对一些特殊情况的模拟结果与确定型解进行了比较验证,符合很好.     

流体温度变化对反应器中RTD测定的影响分析

采用脉冲法测量了搅拌反应器中的流体停留时间分布(RTD),讨论了流体温度变化对停留时间分布的统计特征值及流动模型参数的影响。当实验过程中流体温度升高(或变化),将导致电导率基线发生漂移。实验数据处理发现,这种基线漂移会加大停留时间分布的计算偏差,进一步影响模型参数的计算正确性和反应器设计。消除基线漂移的影响对获得正确的计算结果具有积极作用。     

用流动可视化技术研究混合器内研究简报流场及混合效果

引　言不同流体的混合是化工、生物制品、食品工业等工艺过程中一道重要的工序 ,仅依靠流体在输送过程中的自然湍流扩散不能进行有效的混合 ,因此必须使用混合器 ,使液体在短时间内获得均匀的特性 ,达到满意的混合效果 ,并使损失的能量较小 .不同行业由于介质性能和混合要求不同 ,相应混合器的结构也不同 .通常国内外多采用经验类比法设计混合器 ,用取样分析法检验混合效果 .随着新技术的发展 ,深入研究流体混合机理对于高效节能混合器的设计具有重要意义 .尽管许多学者采用数值方法对混合器内部的流动和混合效果进行了研究[1,2 ],但由于数…     

管式搅拌反应器中流动特性实验及模型研究

为进一步研究带机械搅拌装置的新型管式反应器内流动特性,采用刺激-响应技术,测定流体在不同操作条件下的停留时间分布(RTD)曲线并与无搅拌停留时间分布曲线作对比,计算了平均停留时间分布的统计特征值。用混合时间表征混合特性,用Peclet操作准数表征轴向扩散特性。结果表明,适当增大转速、流量或降低水位,都有利于反应器内流体的均匀混合。大体上随流量的减少和液位的升高停留时间有延长的趋势,转速变化对停留时间的影响不显著。在搅拌转速不超过400 r/min时,混合时间随着搅拌转速的增大而缩短。在实验范围内,反应器相当于3个串联全混槽反应器。     

流动方向对循环流化床中颗粒混合行为的影响

对循环流化床提升管及下行床两种不同气固流动方式对颗粒混合行为的影响进行了较为深入的对比分析，发现在影响循环流化床颗粒混合的众多因素（如操作条件、床层直径、颗粒性质及床层内构件等）中，气固流动方向是影响颗粒轴向混合的最主要因素．当气固流动为顺重力场时（下行床），颗粒的轴向混合很小，流型接近平推流；当气固流动为逆重力场的提升管时，轴向颗粒混合将成倍增大，颗粒流动远离平推流流动．分析表明，下行床中颗粒混合仅为单一的弥散颗粒扩散，而提升管中则存在着两种颗粒混合机制：弥散颗粒扩散及颗粒团扩散．弥散颗粒的扩散基本以平推流的形式通过循环流化床，提升管中大量的颗粒轴向返混归因于颗粒团的严重返混并由此形成了提升管中颗粒停留时间的双峰分布．     

旋转填充床内微观混合的数值模拟

旋转填充床作为新型的高效反应传质设备,广泛应用于快速反应过程,如制备纳米粉体材料.对旋转填充床内微观混合进行研究,有助于进一步认识旋转填充床内高度分散液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反应混合制备纳米材料提供理论基础.基于公开文献报道的实验观测结果,通过合理假设,建立了旋转填充床内微元流动的物理模型.在该物理模型的基础上,结合此前提出的湍流混合与反应模型,模拟计算了液体微元经过实验条件下50层丝网填料最终流出填料空间的浓度分布.由浓度分布得到的微观混合特征指数与实验值进行了对比,吻合良好.