涡轮桨搅拌槽内流动特性的大涡模拟

利用大涡模拟方法研究了涡轮桨搅拌槽内的流动特性,采用了三种亚格子模式:标准Smagorinsky-Lilly模式(SLM)、Smagorinsky-Lilly动力模式(DSLM)和亚格子动能动力模式(DKEM),并将模拟结果与标准k-ε模型及文献实验数据进行了详细的比较.结果表明:大涡模拟方法可获得搅拌槽内的瞬态流场;对桨叶区时均速度及湍流动能的预测与实验数据相吻合,比标准k-ε模型计算结果有明显改进,三种亚格子模型中DSLM和DKEM模拟结果更好.同时分析了大涡模拟中桨叶端部附近湍流动能估计偏差的原因,发现主要是由于对轴向湍流均方根速度的预测偏差造成的.大涡模拟方法为搅拌槽内非稳态、周期性的湍流流动和湍流特性的研究提供了强有力的工具.     

不通气的沸腾汽-液-固三相搅拌槽中的汽液分散和固体悬浮

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽中,采用直径为0.238 m的单层六叶深凹叶盘式涡轮桨(HEDT),在液位为0.5 m的全挡板条件下研究了沸腾状态下,蒸汽、去离子水和玻璃珠组成的汽-液-固体系中搅拌功率、气含率及固体颗粒完全离底悬浮特性,并与常温通空气三相体系进行对比.研究结果表明,沸腾条件下的流体动力学性能与常温通气体系相比存在较大差异.在沸腾条件下,搅拌功率消耗随着搅拌转速的增加有所下降,但HEDT桨具有较高的载气能力,即使在高叶端线速度下,相对功率消耗(RPD)仍能保持在较高的水平;沸腾体系的气含率随单位质量流体输入功率的增加表现出先增后减的规律,即存在气含率的极大值,蒸汽成核位置和固体颗粒悬浮特性随搅拌功率增加而改变是造成上述行为的主要原因;沸腾体系中的气含率远远低于常温通空气体系.临界悬浮搅拌转速(NJSG)随固相体积分率的增加略有增加;沸腾体系中蒸汽量的变化对NJSG影响远小于常温通气体系.研究结果对于工业沸腾态三相搅拌反应器的设计和操作具有一定的参考价值.     

固-液导流筒搅拌槽内流体流动和颗粒悬浮特性

在直径0.8 m的导流筒搅拌槽内,对单相液体的三维速度分布、固-液两相的固体颗粒浓度分布和离底悬浮特性进行了系统的实验研究. 结果表明,导流筒内外的轴向液相速度远大于径向和切向速度,导流筒外壁附近存在一个与主体轴向流动方向相反的二次流区域;搅拌槽底部结构对固体颗粒的临界离底悬浮转速(NJS)有显著的影响,浅锥底的NJS比平底的低14%以上;NJS随固相浓度的增加而增加,但当浓度超过50%时,NJS略有降低;槽内固相浓度分布的均匀性随固相浓度的增加而得到改善. 本研究结果对导流筒搅拌槽的优化设计具有一定的指导意义.     

Numerical prediction of a nusselt number equation for stirred tanks with helical coils

A methodology to obtain a Nusselt correlation for stirred tank reactors is presented. The novelty of the approach is the use of a validated computational model to obtain the heat‐transfer coefficients. The advantages of this new approach are many, including the possibility of testing different heat‐transfer configurations to obtain their Nusselt correlation without performing experimental runs. Physical phenomena involved was represented both qualitatively and quantitatively. The classical experimental work of (Oldshue and Gretton, Chem Eng Prog. 1954;50(12):615–621) illustrates the procedure. A sufficient number of virtual points in the whole range of the Reynolds number should be obtained. Results strongly depend on mesh refinement in the boundary layer, so a procedure is suggested to guarantee heat‐transfer coefficients are accurately estimated. The final Nusselt correlation was compared against all the 107 experimental points of the work by (Oldshue and Gretton, Chem Eng Prog. 1954;50(12):615–621), and an average deviation on the results of 10.7%. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 3912–3924, 2017     

自吸式气液搅拌槽气液分散性能的实验研究

本研究在CFD数值模拟基础上,对双层桨自吸式搅拌槽有定子(自吸分散)和无定子(表面充气分散)两种情况进行性能研究.深入研究了不同桨型组合的气体吸入临界转速、功率准数、气含率和氧传递等性能.结果表明,在搅拌介质中,六直叶圆盘桨和六叶上斜叶桨在自吸分散时具有较好的吸气量和气液两相之间的传质性能.     

GN8型搅拌磨机产品粒度分布宽度的影响因素研究

为了研究GN8型搅拌磨机的磨矿效果,运用Rosin-Rammler分布函数分析了搅拌器转速、矿浆浓度和介质充填率对磨矿产品粒度分布宽度的影响规律。研究结果表明,增加搅拌器转速或介质充填率,有利于降低磨矿产品的粒度分布宽度;矿浆浓度在45%~60%范围内,其对磨矿产品的粒度分布宽度无影响。     

浅析CSTR水质模型在赣江流域的应用

利用CSTR模型的方法建立了适应于赣江流域复杂河流系统的水质模型，对可以获得的赣江流域水质模型数据进行了分析，同时还对模型进行了验证．结果表明：所建立的水质数学模型能够达到赣江流域预定的规划目标的要求，模似的结果是比较可靠．只是水文数据在空间上比较稀疏，污染源统计数据可信度比较低，但单个水文站点能够比较好地反映流量和其它水文参数的时间变化过程．     

基于PSO优化RBF神经网络的反应釜故障诊断

针对单一径向基函数(RBF)神经网络在反应釜故障诊断中泛化能力不足的缺点,设计了基于粒子群(PSO)算法优化的RBF神经网络。利用PSO算法操作简单、容易实现等特点及其智能背景,对RBF神经网络的参数、连接权重进行优化,并用经PSO算法优化的RBF神经网络对反应釜故障进行仿真诊断。仿真诊断结果表明,PSO算法优化的RBF神经网络具有较好的分类效果,较RBF诊断模型精度高、收敛快,具有推广应用价值。     

Current problems in the modelling of chemical reactors

Modelling of chemical reactors is reviewed with an emphasis on process development and scale-up. A distinction is made between modelling of chemical kinetics, of rate processes in volume elements and of whole reactors. Examples are mainly taken from papers presented at the Sixth International Symposium on Chemical Reaction Engineering. Special attention is given to the modelling of single phase reactors, fixed beds, trickle beds, fluid beds, and gas bubble reactors.