搅拌槽内的液液湍流分散(Ⅰ)——分散特性的影响因素

采用取样稳定显微照相分析法,就稳态液液分散体系,研究了搅拌转速、分散剂浓度、分散相体积分率和分散相粘度对液滴大小及其分布的影响,并用界面张力和界面粘性讨论液-液分散行为,为阐明液-液分散机理提供实验依据。     

搅拌槽内的液液湍流分散(Ⅲ)——液滴分裂速率

本文根据有分散剂时液液湍流分散体的特征,假定液滴分裂与分子分解有相似的机理(都经过活性过渡态),提出液滴分裂速率的简化模型,并利用稳态时的分散机理特征方程和由转速突变法所获得的液滴分裂速率数据确定模型参数。此模型可用来预测有分散剂时的液液湍流分散的动态过程特性,也为精确预测液液分散的动态过程提供依据。     

搅拌槽中液—液分散的放大研究：Ⅰ.湍流液—液分散理论分析

研究了搅拌槽内流体的湍流结构,提出了各个子域的能谱函数表达式,利用能谱函数研究了搅拌槽内的液-液分散,得到了各个子域的液-液分散机理方程。液-液分散是悬浮聚合、液-液萃取和传质等过程的基础。本文根据前人的研究和实验测定结果,提出了不同波数域的能谱函数,并导出了液滴的分裂机理方程。     

搅拌槽中液——液分散的放大研究 Ⅱ、苯乙烯悬浮聚合反应器的放大准则

本文提出了液—液分散体系的放大准则,并推出了各个波数域内的几何相似和非几何相似放大准则。在5L 和130L 聚合釜中得到了苯乙烯悬浮聚合反应器的放大准则。苯乙烯悬聚合中影响粒径及其分布的因素甚多,如搅拌转速,分散剂浓度,相比,界面张力及两相粘度等,对反应器放大规律研究带来很大的困难。Hoff、Reichert 等在不同尺寸的聚合釜里对上述因素进行了比较系统的研究,得到一些经验的粒径关联式和放大方程,见表1。经验放大方程因实验条件不同而相差很大。本文在液—液分散理论分析的基础上,提出了液—液分散体系的放大准则,结合5L 和130L 聚合试验,确定苯乙烯悬浮聚合反应器的放大准则。     

搅拌槽内的液-液临界分散

在φ391mm搅拌槽中,分别采用双层Brumagin桨、双层三叶后掠式桨和双层A310桨与7种内构件相组合,在无乳化剂下对油水比(质量比)分别为1∶1.5,1∶2.0的煤油-水体系的液-液临界分散进行了研究。从工业实用的角度出发,对前两种桨找到了一种可替代“轻液挡板”的小挡板及其安装方法:内冷管上均布4块小挡板,B/D=0.08,插入液面深度为0.2D。在φ188mm搅拌槽中,于全挡板条件下,以歧化松香皂为乳化剂,分别采用3种不同几何参数的双层Brumagin桨对油水质量比为1∶1.5的煤油-水体系的临界分散进行了研究。结果表明,与无乳化剂情况相比,液-液临界分散转速(N_c)下降30％～40％,临界分散功耗(P_(cv))下降53％～66％;桨径减小会使N_c和P_(cv)增加。     

固液搅拌槽内液相湍流特性

采用粒子图像测速系统研究搅拌槽内固液二相湍流运动的流场分布规律,结果表明,液相速度随着颗粒体积分数的增加,先增加后变小,在颗粒体积分数为0.5%时有最大值。湍流动能和耗散率大的区域分布在桨叶尖端右下方,随着加入颗粒后,桨叶下方液相湍流动能和耗散率都比清水时大。湍流动能在颗粒体积分数为0.9%时有最大值,湍流动能耗散率在颗粒体积分数为1.3%时有最大值。     

搅拌槽内无分散剂体系液-液湍流分散的机理和模型

本文在综述湍流特性和深刻理解前人所观察到的液滴分裂、合并现象的基础上,全面系统地对无分散剂体系液-液湍流分散机理进行总结归纳和分类命名,并推导了相应的理论模型。为发展有分散剂体系的理论打下基础,也为工业过程控制液滴大小及其分布提供依据。     

液-液分散搅拌槽的设计

介绍液-液分散搅拌槽的结构，临界转速的确定，所需动率的计算，以及有关平均滴径、界面面积的关联式。对滴径分布和传质系数也作了简单介绍。还提出了液-液分散搅拌槽的放大方法。     

搅拌槽内的气液分散和传质特性

本文分两部分。分别探讨鼓泡搅拌槽内的气液分散和传质特性。在本文(Ⅰ)中。应用光纤和微机技术建立了光衰减法测定相界面积的实验装置,测定了鼓泡搅拌槽内的相界面积、气含率和传质系数。以静止、无限液体中单个气泡上升运动为基础,结合各相同性湍流理论,推导了湍流液体中单个气泡上升速度公式,通过恰当假设,应用于气泡群,得到了槽内气含率、相界面积和操作变数之间的关系,和实验结果比较,两者基本一致。在本文(Ⅱ)中,根据表面更新和湍流扩散的概念,推导了更新颇率、湍流扩散参数和操作变数之间的关系,和气含率、相界面积的公式相结合,计算了传质系数kL,和测定的实验结果比较,符合良好。     

搅拌槽内固液悬浮和气液分散的实验研究

在实验室提出的新型三相搅拌槽——自吸式龙卷流型搅拌槽中,采用六直叶圆盘涡轮桨进行三相混合性能的实验。从固液悬浮、气液分散和传质性能等方面对搅拌槽进行了研究,探讨了固相颗粒对气含率和传质性能的影响,得到了搅拌槽中不同性能参数的变化规律。结果表明:自吸式龙卷流型搅拌槽作为一种新型的三相搅拌槽,能够获得良好的固液悬浮和气液分散效果;当搅拌槽内固相体积分率较低(φ<20%)时,可采用颗粒的壁面堆积高度作为完全悬浮状态的判定标准;固相颗粒的存在会使气含率明显降低,但对传质性能的影响较为复杂,φ<5%时的体积传氧系数K L a高于纯溶液,φ>5%时的K L a低于纯溶液,但都随固相体积分率的增加而降低。     

搅拌槽内固液悬浮和气液分散的实验研究

在实验室提出的新型三相搅拌槽——自吸式龙卷流型搅拌槽中,采用六直叶圆盘涡轮桨进行三相混合性能的实验。从固液悬浮、气液分散和传质性能等方面对搅拌槽进行了研究,探讨了固相颗粒对气含率和传质性能的影响,得到了搅拌槽中不同性能参数的变化规律。结果表明:自吸式龙卷流型搅拌槽作为一种新型的三相搅拌槽,能够获得良好的固液悬浮和气液分散效果;当搅拌槽内固相体积分率较低(φ20%)时,可采用颗粒的壁面堆积高度作为完全悬浮状态的判定标准;固相颗粒的存在会使气含率明显降低,但对传质性能的影响较为复杂,φ5%时的体积传氧系数K L a高于纯溶液,φ5%时的K L a低于纯溶液,但都随固相体积分率的增加而降低。     

多层桨搅拌槽内的液-液分散特性

在直径为0．476m的椭圆底圆柱形搅拌槽内,以水／航空煤油及水／环己烷为实验体系,研究了Rushton涡轮式搅拌桨(RT-6)、六半椭圆管涡轮式搅拌桨(HEDT)、折叶轴流式搅拌桨及翼形轴流式搅拌桨(CBY)的6种不同组合桨的液-液分散特性,用取样法测定了分散相体积分数的轴向分布及体系澄清时间。结果表明,组合桨中的底桨在液-液分散中发挥了主要作用。单位体积输入功率相同时,底桨为CBY的组合桨进行液-液分散后,液滴的平均滴径最小,体系澄清时间较长;底桨为HEDT的组合桨的分散效果次之;底桨为RT-6的组合桨因滴径分布较宽,虽然平均滴径最大,但澄清时间也较长。     

搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性

传统Rushton刚性桨常应用于过程工业中搅拌反应器内的气液分散过程,但由于桨叶背后易形成较大的气穴,气液混合效果较差。为了提高搅拌槽内气液两相的混合效果,提出了一种刚柔组合桨强化气液两相的分散过程。利用LabVIEW软件处理刚性桨和刚柔组合桨体系中气液混合过程的压力脉动信号,通过Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数（LLE）,分析气液混合体系的混沌混合行为,同时,对刚性桨和刚柔组合桨体系中的相对搅拌功耗、整体气含率、局部气含率进行测量。结果表明,在功耗为170 W,通气量为10 m³·h^-1条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够通过刚-柔-流的耦合作用促进桨叶能量的传递过程,提高搅拌体系的混沌混合程度,刚柔组合桨体系的LLE提高了8.89%。同时,在相同操作条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够有效提高相对搅拌功耗以及搅拌槽内的整体气含率和局部气含率,且搅拌槽内气体分散更为均匀。     

搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性

传统Rushton刚性桨常应用于过程工业中搅拌反应器内的气液分散过程,但由于桨叶背后易形成较大的气穴,气液混合效果较差。为了提高搅拌槽内气液两相的混合效果,提出了一种刚柔组合桨强化气液两相的分散过程。利用Lab VIEW软件处理刚性桨和刚柔组合桨体系中气液混合过程的压力脉动信号,通过Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LLE),分析气液混合体系的混沌混合行为,同时,对刚性桨和刚柔组合桨体系中的相对搅拌功耗、整体气含率、局部气含率进行测量。结果表明,在功耗为170 W,通气量为10 m3?h-1条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够通过刚-柔-流的耦合作用促进桨叶能量的传递过程,提高搅拌体系的混沌混合程度,刚柔组合桨体系的LLE提高了8.89%。同时,在相同操作条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够有效提高相对搅拌功耗以及搅拌槽内的整体气含率和局部气含率,且搅拌槽内气体分散更为均匀。     

搅拌槽内多层组合桨对液-液分散特性的影响

以水-煤油及水-环己烷为体系,研究Rushton涡轮桨(RT),半椭圆管涡轮(HEDT)及翼形轴流式桨(CBY)的6种不同组合桨的液-液分散特性。测定了不同输入功率时分散相体积分率沿轴向及径向的分布。结果表明:当搅拌槽内液位与槽径之比达1.5,在相同输入功率时,三层桨的液液分散性能优于两层桨,功率准数较低的CBY组合桨在输入功率0.8kW/m~3时,槽内的轴向及径向分散相体积分率达到稳定的均匀分布。而功率准数较大的RT组合桨需要在输入功率1.8kW/m~3才能达到槽内分散相的均匀分布。     

搅拌槽内气——液体系的分散,传质和传热

综述了搅拌槽内气－液体系分散、传质和传热特性，比较了搅拌器类型、通气方式和多级搅拌器对混合性能的影响。对文献中观点的分歧进行了探讨，由此得到两个传质系数关联式，并揭示出给热系数随操作条件变化的机理。     

双层组合桨搅拌槽内气液微观分散特性

采用双电导电极探针法对双层组合桨搅拌槽内气液相界面积特性进行了实验研究,考察了通气量、搅拌转速和桨组合对槽内相界面积的影响。结果表明:对于上层桨为上翻斜叶桨和下层桨为凹叶桨的组合,随着通气量的增加,搅拌槽内大部分区域的相界面积增大,但在槽底区域减小。随着搅拌转速的增加,在叶轮区域的相界面积增加明显,而在槽底和液面区域基本不变化。上下层桨的分散能力和气体分布器结构和操作条件密切相关。对于近壁管式气体分布器搅拌槽,在较低通气量下,上层桨对气液分散起着主要作用,而在高通气量下,下层桨的作用增强,起主要作用。带圆盘的搅拌桨对气体具有良好的阻缓作用,不同气速下均具有优异的气液分散能力。     

螺旋桨搅拌槽内湍流运动测量及数据处理

螺旋桨搅拌槽内湍流运动测量及数据处理侯拴弟，王英琛，施力田（北京化工大学化学工程系，北京１０００２９）关键词搅拌槽，湍流运动，螺旋桨１前言轴流式搅拌槽常用于物料混匀、结晶、悬浮及催化反应等过程，是化工生产中重要的单元设备之一。纵观以往文献［１～３］，...