卧式单轴捏合反应器流动与混合特性的数值模拟

选取卧式单轴捏合反应器为研究对象,搭建了一个可视化实验装置来研究其分布混合过程,并且通过三维有限元数值模拟方法和网格重叠技术获取了高黏牛顿流体在反应器中的流速分布、剪切速率分布与混合指数分布,进一步采用粒子示踪技术分析了全局与局部分布混合过程,对示踪粒子的运动轨迹进行统计分析得到了拉伸率与混合效率,并且考察了搅拌结构对流动与混合过程的影响。结果表明,实验与数值模拟结果吻合较好。捏合反应器中几乎不存在流动死区,搅拌轴上的动态捏合杆与搅拌槽壁面上的静态捏合杆之间存在周期性的捏合作用,可以强化自清洁性能、剪切作用、整体与局部分布混合过程、分散混合性能以及混合效率。拉伸率随着混合时间以指数形式增加,时均混合效率大于零。     

PC-SAFT在烯烃共聚物体系物性计算中的应用进展

综述了PC-SAFT状态方程在计算共聚物性质以及共聚物-溶剂相平衡方面的研究进展,介绍了用PC-SAFT状态方程计算的几种共聚物体系的相平衡以及计算值与实验值的比较情况。结果表明PC-SAFT状态方程可以很好地描述二元共聚物-溶剂体系的相平衡。此外,对于由极性和非极性重复单元构成的共聚物,需要用相互作用参数来校正不同类型重复单元之间的相互作用力。     

搅拌流化床的研究与应用

传统流化床中引入搅拌构件具有促进流态化、强化传热、防止颗粒粘结结块等优点,在干燥、造粒、聚合等物理及化学过程显示出优越性,工业应用前景广阔。搅拌桨形式、搅拌转速等操作条件对流化特性和传热过程影响显著,计算流体力学模拟可以为搅拌流化床的设计放大和过程强化提供依据。     

聚丙烯腈—硫氰酸钠水溶液的流变方程

测定了聚丙烯腈 -硫氰酸钠水溶液在不同浓度下的流变性能 ,分别建立了剪切速率、温度、浓度与粘度的关系 ,进一步得到以剪切速率、温度、浓度为自变量的粘度关联式 ,将关联式应用于浓度的计算 ,计算值与实验值误差小于 2 %。     

聚合物搅拌脱挥设备及其CFD模拟研究进展

综述了聚合物搅拌脱挥设备的开发进展,分析了设备开发过程存在的关键问题。指出卧式脱挥设备中的流动特性、混合特性、成膜特性以及表面更新特性等是强化传质的关键因素,具有自清洁搅拌特性的高效卧式脱挥设备是装备开发与研究的主要方向。阐述了计算流体力学(CFD)在研究高黏流体卧式搅拌设备内传递过程机理中的应用。基于网格重叠技术的有限元方法和基于动网格的有限体积方法可以解决复杂几何结构的桨叶和翅片、双轴的旋转运动以及啮合机构非常小的间隙等难题。借助于CFD中VOF多相流模型可以精确地追踪气液相界面,模拟反应器中的成膜过程和表面更新特性,进而可以深入分析设备中的传质过程,为高效聚合物脱挥设备的优化与设计提供了新的思路。     

基于聚合物分子量分布的乙烯淤浆聚合工艺优化

分子量及分布是聚合物生产过程中极其重要的质量指标,但目前的技术水平并不能实现分子量及其分布的实时测量,基于反应机理的动态建模是实现其软测量的重要方法。以乙烯淤浆聚合工艺为研究对象,基于聚合机理,分别以聚合物的平均分子量和分子量分布为目标,以循环气中氢气乙烯比为决定变量,采用稳态优化方法求取聚合物生产的工艺条件。结果表明:以平均分子量为优化目标所得的结果与分析值的偏差较大,虽然聚合物的平均分子量符合要求,但聚合物的分子量分布曲线与所需产品的分子量分布曲线之间的最大误差可达0.092;而以分子量分布曲线为目标所得的最大误差只有0.069。因此,以分子量分布曲线作为目标的优化方法明显比常规的以平均分子量为目标的优化方法优越。     

卧式双轴自清洁反应器粘性体系停留时间分布

在粘性体系中以茜素红为示踪剂,采用紫外光测试技术研究了卧式双轴自清洁反应器中的停留时间分布(RTD),利用返混模型对实验条件下的RTD及返混系数进行了模拟计算,得到了返混系数与雷诺数的关联式。结果表明,反应器的RTD受物料流速、搅拌速率及物料粘度等因素的影响,体系粘度增加返混系数减小;在实验范围内,基于返混模型的计算结果与实验结果基本相符。     

D类颗粒节涌流态化的实验和数值模拟

应用双流体气固两相流模型,对均一粒径分布的Geldart D类颗粒的节涌流态化过程进行了模拟. 研究了流化过程中流化状态转变、床层膨胀比以及压力脉动功率谱,从Froude准数和颗粒动能的角度分析了模拟结果中的流化特性,并与实验数据进行了对比. 模拟结果准确预测了Geldart D类颗粒的节涌流态化特性,对床层膨胀高度和功率谱的预测与实验基本吻合. Froude准数和颗粒动能随时间的周期性脉动较好地反映了流化床内节涌流态化的气泡行为.     

气固搅拌流化床压力脉动的小波分析

在内径188 mm、静床高400 mm的搅拌流化床中,采用Geldart D类颗粒为实验物料,通过小波分析研究了不同气速和搅拌桨转速下搅拌流化床的压力脉动行为.实验发现,搅拌桨的转动作用促使在普通流化床中不易散式流态化的D类颗粒形成了散式流态化.随着气速的增加,第1尺度的小波能量特征值在某一个气速范围内发生急剧变化,进而提出了将该气速范围的下限和上限分别定义为临界鼓泡速度和充分鼓泡速度的判据.随搅拌转速的增加,散式流态化的气速操作范围线性增加.在鼓泡流态化状态下,气速是流化床气泡行为的主导因素,搅拌桨转速的增加对气泡产生的频率无明显影响但可使气泡的直径变小.