顶入式与侧入式搅拌槽内混合特性的比较

应用计算流体动力学方法(CFD)对顶入式与侧入式搅拌槽内的流型特征、混合过程进行了数值模拟。计算采用标准k-ε湍流模型、多重参考系法和滑移网格法研究了2种形式搅拌槽的混合效率,分析了不同槽高径比H/T及桨型对侧入式搅拌槽混合性能的影响,并使用文献数据与碘一硫代硫酸钠褪色法对模拟进行了验证。结果表明:四斜叶开启涡轮桨(PBTD45)运行下顶入式与侧入式搅拌槽内主体循环均是轴向循环流;在H/T=1的搅拌槽中相同功耗情况下,顶入式搅拌的混合效率比侧入式搅拌的高,混合时间减少了约28.2%;侧入式搅拌在较低H/T比的搅拌槽内的混合效率较高,当H/T=0.6左右时侧入式搅拌的混合效率与顶入式(H/T=1)接近。PBTD6030桨与FE-4桨较适合侧入式搅拌槽中的混合操作。     

涡轮桨搅拌槽内混合过程的数值模拟

文中采用FLUENT软件对六直叶涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟,选用多重参考系法(MRF)及标准kε模型,将速度场与浓度场方程分开进行求解,所得的混合时间的模拟结果与实验值相吻合。同时用计算机流体力学(CFD)方法研究了不同的加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律,模拟结果表明:混合过程主要由搅拌槽内的流体流动所控制,混合时间与加料点及监测点位置密切相关。研究结果对于工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。     

物料粘度对多级搅拌釜混合特性的影响

在直径为 0.476m的间歇操作的搅拌釜中，用隔盘、环板将搅拌釜隔为两级，利用酸碱中和法测定水及甘油 (粘度分别为 0.072、0.111、0.522Pa·s)体系的混匀时间，并比较了粘度不同的物系对搅拌釜内级间轴向返混特性。结果表明：相同搅拌转速下，物料粘度增加，搅拌釜内级间返混减小；但搅拌雷诺数相同时，物料粘度变化对多级连续搅拌釜内级间的返混程度没有影响。此规律对多级搅拌釜的工业设计具有重要的指导意义。     

醋酸甲酯催化精馏水解反应动力学研究

用间歇式恒温反应器对醋酸甲酯在阳离子交换树脂上的水解动力学进行了实验测定,得出了与催化剂浓度有关、消除外扩散影响的醋酸甲酯水解反应速率数据.模拟催化精馏塔内的流动状况,测定了醋酸甲酯在催化精馏条件下的反应动力学数据.     

三桨叶搅拌釜相同混合时间条件下的 CFD模拟及放大研究

搅拌釜的放大主要依靠实验或经验进行,目前已有的各种放大规律由于相似理论的出发点不同,缺乏统一的评价标准.采用CFD技术为统一的放大理论基础,针对4个几何相似的三桨叶搅拌釜,以完全混合所需要的时间T99相同为放大基准,对搅拌釜内的湍流场以及搅拌转速、单位容积消耗功率等随搅拌釜几何放大后的变化规律进行了研究.结果表明,采用CFD技术作为统一的放大理论基础,准确、可靠.     

液液射流装置的搅拌混合效果分析

以活性污泥、消化污泥为研究对象,分析液液射流搅拌装置对这两种污泥在搅拌槽内混合效果。同时利用计算流体力学软件Ansys Fluent 15.0模拟了在入射压力为226043Pa工况下,射流搅拌装置的工作性能。该入射压力下,液液喷嘴泵送活性污泥时入射流量314.57 m3?h-1,入射速度为3.37 m?s-1,消化污泥入射流量为312.05 m3?h-1,入射速度为3.20 m?s-1。模拟结果表明在液液喷嘴内部搅拌混合效果不受流体性质的影响,均得到很好的搅拌混合。但在搅拌槽内活性污泥的搅拌混合效果明显优于消化污泥,搅拌槽内活性污泥流速方差加权平均值?为144.24,死区的体积分数 为13.33%,平均流速为0.1082m?s-1,消化污泥在搅拌槽内的平均流速为0.0318 m?s-1。     

多层桨搅拌槽内的宏观混合特性

在直径为0.476 m的搅拌槽内,采用电导法测定搅拌槽内单层桨和多层桨体系的混合时间。对于单层桨体系,在相同的搅拌输入功率下,不同类型的径向流桨和轴向流桨具有相同的混合时间。对于窄叶翼型CBY搅拌桨,在相同的搅拌输入功率下,单层、双层以及三层CBY搅拌桨的混合时间基本相同;而对于六直叶涡轮桨DT-6,在相同的搅拌输入功率下其混合时间随桨叶层数的增加而加长;多层CBY桨的混合时间远低于多层DT-6搅拌桨的混合时间。     

多级搅拌槽内流动特性实验及模型研究

利用隔盘、环板等内构件将搅拌槽内分为四级,采用饱和KCl溶液作示踪剂,利用特制的电导率仪微机系统进行动态数据采集,测定了不同的操作参数和内构件尺寸对停留时间分布(RTD)的影响,分析了影响返混的主要因素。环板与槽壁的间隙、隔盘外径与环板内径的影响较强,盘、板间距的影响相对较弱。利用MonteCarlo方法(MCM)对系统的停留时间分布进行了数值模拟计算。     

影响BaSo4沉淀颗粒粒径分布的工程因素

研究了釜式，管式与釜式组合反应器内各种混合方式对沉淀颗粒粒径分布的影响，结果表明，转速对粒径和分布的影响是非单调的；采用转子－定子型搅拌器能明显地改善颗粒的单分散性，加料位置对粒径分布比较敏感，浆叶底部为较合适的加料位置，采用组合反应器，不但使颗粒粒径减少，而且使颗粒分布变窄。     

发酵罐葡萄糖流加大规模异养培养小球藻

应用流加工艺在5,50,200,800,4000L机械搅拌发酵罐中大规模异养培养小球藻,与间歇异养或光照自养相比,流加培养大大地提高了细胞密度和生产率,最高细胞质量浓度达到43.31g/L,比生长速率达到0．069h^-1,细胞生产率达到0．62g/(L.h),结果表明,利用传统的机械搅拌发酵罐大规模生产小球有良好的商业化前景。     

涡轮桨搅拌槽内混合过程的大涡模拟

在FLUENT 6.1软件平台和网络并行计算硬件平台上,采用大涡模拟(LES)的方法对涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟。利用滤波函数对N av ier-Stokes方程进行空间滤波,对大尺寸的涡直接进行求解,而被滤掉的比网格小的旋涡通过Sam agorinsky-L illy亚格子模型求解,对搅拌桨区域采用滑移网格技术。结果表明:大涡模拟对尾涡的预报优于雷诺平均(RAN S)方法,混合时间以及示踪剂响应曲线模拟结果和实验结果吻合较好,且优于RAN S方法。大涡模拟方法为准确预测搅拌槽内湍流流动的非稳态及周期性脉动特性提供了一种有效的工具。     

非牛顿流体的微观混合

采用改进的化学偶合法，研究了半连续搅拦槽内粘稠介质的微观混合规律，分析了物系粘度、搅拦转速、加料速度及其体积比，浆型及其组合对微观混鸽 有征参数－分隔指数的影响。结果表明，粘度增加使微观混合变差，但是分隔指数的变化幅度因粘度范围而异；提高搅拦转速对于改善微观混合的作用有限，尤其假塑性充体的这一相应的限定转速更低；雷诺数不能作为放大准则；兼顾剪切循环作用的组合浆具有改进非牛顿粘稠介质微观混合的显著效     

阳离子交换树脂催化古龙酸甲酯的非均相动力学

以阳离子交换树脂H11为催化剂催化合成2-酮基-L-古龙酸甲酯。考察了催化剂的内外扩散、反应温度、反应物浓度配比、催化剂浓度对反应的影响，得到了最佳反应条件，反应最高产率可达到97％。还考察了催化剂的失活性，发现H11是一种理想的催化剂，连续反应4次都不影响催化效果。反应数据用Langmuir-Hinshel-wood模型拟合，通过验证反应模型符合反应原理，表面反应是关键的控速步骤，反应活化能为32kJ／mol。     

沸腾态气-液-固搅拌槽内宏观混合时间的研究

在直径为0.476m的椭圆底搅拌槽内,采用电导率法研究了沸腾态气-液-固三相体系内混合时间特性。主要考察分散相(气体、颗粒)和功耗对混合时间的影响。实验结果表明：沸腾态搅拌槽内,同转速条件下,颗粒体积分数对单位质量功大小影响较小;仅转速高于480r/min范围内,表观气速增加,体系单位质量功略有下降。颗粒临界悬浮转速随颗粒体积分数的增加而增加,但不随表观气速的变化而发生变化。沸腾态气-液-固三相体系内,混合时间随表观气速或颗粒体积分数的升高而延长。     

组合桨搅拌槽内混合过程的实验研究及大涡模拟

采用实验研究和数值模拟相结合的方法对直径为0.19m的三层组合桨 (HEDT+2WH_U) 搅拌反应器（直径0.48m）内的混合过程进行了研究。实验采用褪色法和光功率计相结合的方式,考察了7个不同监测点对混合效果的响应情况,并利用高速相机记录了示踪剂在反应器内的浓度分布随时间的变化。数值模拟采用LES模型对反应器内的混合特性进行研究,并与标准k-ε模型的模拟结果和实验数据进行对比。结果表明示踪剂从液面加入后,依次到达中层桨上方、顶层桨和中层桨之间以及底层桨下方的3个循环子域,在每个子域中,示踪剂先进行轴向扩散再沿径向和切向扩散;中层桨位置处测得的混合时间最短,并分别向液面和槽底依次增大;LES预测的示踪剂浓度分布与实验结果吻合,而标准k-ε模型预测的示踪剂浓度分布不准确;数值模型预测的混合时间在轴向的分布与实验吻合,数值偏大,标准k-ε模型的预测偏差为35%相似文献   

胰蛋白酶水解牛血清白蛋白过程集总动力学研究

在间歇搅拌反应器中用胰蛋白酶水解牛血清白蛋白 ,考察了反应温度、底物浓度与酶用量等操作参数对水解度的影响规律。在此基础上 ,根据水解产物的相对分子质量分布将其归入四个集总组分 ,建立了此反应体系的四集总动力学模型。按照自下而上分层估算的原则 ,采用Marquardt法估算出反应网络中各反应的动力学常数。结果表明 ,产物空间体积的大小是影响反应速率的主要因素之一 ,动力学常数与温度的关系能较好地符合阿累尼乌斯关系式。经不同原料组成和反应条件的实验验证 ,各集总组分浓度的模型计算值与实验值较为吻合 ,这说明所建立的集总动力学模型能较为有效地预测反应网络的产物分布     

搅拌槽桨叶排出区加料管内返混现象研究

在直径为300mm的搅拌槽内，采用碘化物-碘酸盐方法研究了桨叶排出区管内返混现象。桨叶排出区内，采用内径为1.55mm的水平直管加料，管内返混现象严重，离集指数随转速的增加而增加。本文首次研究弯管加料对管内返混现象的影响，发现向上弯曲90°的弯管不能有效避免管内返混现象；将加料管向后弯曲135°可有效避免管内返混现象。此外，缩小直加料管内径，增加管口出口速度同样可以有效避免管内返混现象。针对新型半椭圆涡轮桨（HEDT），本实验测得避免管内返混的临界条件为加料管出口速度与叶端线速度的比值v_f/v_tip大于0.05。     

活性污泥系统对环境pH值变化的响应

为了考察活性污泥系统对环境pH值变化的响应,采用四个小试SBR反应器进行平行试验,研究了在不同原水pH值和不同瞬时混合后pH值条件下,系统污水处理效果以及污泥沉降性的变化.结果表明,由于许多生化反应(硝化、反硝化、放磷等)都消耗或产生碱度,以及水溶液中普遍存在的离子电离平衡,使活性污泥系统对环境pH值的变化具有很好的调...     

应用液晶测定搅拌槽中温度场的试验研究

探讨了利用热色液晶(Thermochromic Liquid Crystals ,TLC)测量流体温度场的新技术,并运用此技术测定了搅拌槽中流体的温度分布以及温度边界层。文中给出了甘油的温度场分布以及聚丙烯酰胺(PAM)水溶液的温度边界层的实验测量结果与讨论。液晶测温技术运用了数字图片处理系统,是一种快速、准确的温度测量方法,能够较好地描述搅拌槽内的流体混合及传热过程。     

双层组合桨中心及偏心搅拌三维流场的数值模拟

利用计算流体力学的方法,采用Laminar层流模型对双层六直斜叶交替组合桨在甘油与水的混合物中进行中心及偏心搅拌的三维流场进行数值计算,得到了组合桨以恒转速200r/min在搅拌槽内转动时所产生的3种不同流场结构,对比分析了速度矢量图、速度云图以及轴向、径向和周向速度分布曲线,为层流搅拌槽的设计和实际应用提供了依据。