多層攪拌槳在高粘假塑性流體中傳熱傳質(zhì)性能的研究.pdf

1、高粘假塑性流體是生產(chǎn)生活中常見的流體,具有剪切變稀的特點。在工業(yè)生產(chǎn)過程中高粘假塑性流體的混合及傳熱、傳質(zhì)比牛頓流體要困難得多,影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,因此,如何強化高粘假塑性體系的混合成為當(dāng)前研究的重要內(nèi)容。目前,在氣液固三相中,國內(nèi)外對高粘假塑性流體的研究較少,其中比較典型的過程是黃原膠的發(fā)酵過程。黃原膠發(fā)酵中,隨著發(fā)酵的進行,發(fā)酵液的粘度逐漸增加,發(fā)酵液呈現(xiàn)高粘假塑性流體的特點。黃原膠的發(fā)酵是好氧型發(fā)酵過程,反應(yīng)器內(nèi)氧氣的供應(yīng)以

2、及熱量的移出關(guān)系到發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此,開發(fā)適應(yīng)上述工藝要求的混合攪拌設(shè)備具有重要意義。
　　實驗前期的研究發(fā)現(xiàn),對于以黃原膠溶液為代表的高粘假塑性流體的攪拌過程,最大葉片式槳的混合及傳質(zhì)性能較好,但是在工業(yè)實際放大過程中,反應(yīng)器內(nèi)換熱系統(tǒng)的安裝困難。因此,本文采用尺寸較小的標準渦輪槳(DT1)、改進渦輪槳(DT2)、軸流槳 A315組合成不同型式的多層槳,在冷模反應(yīng)器中對多層槳在不同轉(zhuǎn)速、不同通氣量下傳質(zhì)系數(shù)、傳熱系數(shù)、攪

3、拌功率、溫度分布等進行研究,以確定適用于高粘性流體的混合及傳熱、傳質(zhì)過程并有利于反應(yīng)器放大的多層攪拌槳型。
　　實驗表明,組合槳中軸流槳作用方式不同對傳熱和傳質(zhì)的影響不同;而采用不同尺寸的圓盤渦輪槳對傳熱、傳質(zhì)的影響也不同。就軸流槳作用方式而言,DT1+A315+A315(上提)傳熱系數(shù)大于 DT1+A315+A315(下壓)的,但是,DT1+A315+A315(下壓)的傳質(zhì)系數(shù)大于 DT1+A315+A315(上提)的;就不同尺

4、寸的圓盤渦輪槳而言, A315+DT2+A315傳熱系數(shù)大于A315+DT1+A315的。A315+DT1+A315傳質(zhì)系數(shù)大于 A315+DT2+A315的?？偟膩碚f, A315上提式作用方式有利于傳熱;A315下壓式作用方式有利于傳質(zhì);小圓盤直徑的渦輪槳有利于傳熱;大圓盤直徑的渦輪槳有利于傳質(zhì)。
　　通過多層槳與最大葉片式作用下的傳質(zhì)系數(shù)、傳熱系數(shù)及功率的對比發(fā)現(xiàn):在同樣單位體積功耗下,A315+DT1+A315組合槳的傳熱及