固-液攪拌槽內(nèi)液相湍流特性研究.pdf

1、固-液攪拌是石油，化工，冶金行業(yè)中必不可少的單元操作之一。攪拌槽內(nèi)低粘度下流體的宏觀混合速率取決于渦流擴(kuò)散，即取決于槽內(nèi)流體的湍動(dòng)，因此研究固-液湍流對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有重要的意義。
　　 本實(shí)驗(yàn)研究攪拌槽內(nèi)湍流狀態(tài)下，固-液兩相流流動(dòng)特性。目前對(duì)高粘度、高濃度的固-液湍流特性的研究只能靠模擬來(lái)預(yù)測(cè)，由于模擬軟件自身的缺陷，無(wú)法反映實(shí)驗(yàn)中流場(chǎng)的真實(shí)情況。所以本課題目的是做低粘度、低密度下的固-液兩相流PIV實(shí)驗(yàn)，并與模擬結(jié)果進(jìn)行比較，指

2、出模擬與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的差別。為能夠比較精確的預(yù)測(cè)出攪拌槽內(nèi)固-液湍流的流動(dòng)狀態(tài)，提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 實(shí)驗(yàn)在直徑為220mm的透明有機(jī)方槽內(nèi)進(jìn)行，用2D-PIV系統(tǒng)對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行拍攝。固相體積分?jǐn)?shù)從0.2％(ψ)到5％(ψ)變化。實(shí)驗(yàn)研究表明，加入固體顆粒后，液相速度，湍動(dòng)能，湍流動(dòng)能耗散率都會(huì)隨著濃度變化而變化。與單相相比，槳葉區(qū)顆粒濃度在0.2％-0.9％時(shí)，液相速度，湍流動(dòng)能與顆粒濃度成指數(shù)衰減；湍流動(dòng)能耗散率與顆粒濃度成指數(shù)關(guān)系

3、增長(zhǎng)；在近壁區(qū)，隨顆粒濃度增加，液相平均速度總體呈衰減趨勢(shì)。當(dāng)粒子從0.2％增加到0.9％(ψ時(shí)，液相平均湍流動(dòng)能總體呈減小趨勢(shì)，當(dāng)粒子從1％增加到5％(ψ時(shí)，液相平均湍流動(dòng)能總體呈增加趨勢(shì)；平均湍流動(dòng)能耗散率持續(xù)增加。
　　 用CFX軟件在與實(shí)驗(yàn)相同條件下的固-液攪拌操作進(jìn)行了模擬。宏觀流型和矢量方向與實(shí)驗(yàn)基本一致。在較低濃度下(0.2％-0.7％(ψ))模擬葉輪區(qū)局部的湍流動(dòng)能值與實(shí)驗(yàn)值基本接近。其他濃度湍流特性值與實(shí)驗(yàn)值誤