工業(yè)規(guī)模攪拌釜高粘假塑性流體氣液混合過程的數(shù)值模擬.pdf

1、黃原膠是一種廣泛應(yīng)用的天然生物高分子，其水溶液屬于典型的高粘假塑性流體，在其發(fā)酵生產(chǎn)過程中，高粘假塑性流體性質(zhì)阻礙了其發(fā)酵后期的傳質(zhì)過程，影響了它的工業(yè)化過程。這一問題實質(zhì)上是高粘假塑性流體的攪拌混合問題。
　　本文以1.0wt％黃原膠溶液為研究介質(zhì)，在高徑比為3的10m3工業(yè)規(guī)模攪拌釜內(nèi)，采用最大葉片式槳（MB）、泛能式攪拌槳（FZ）和一種工業(yè)上常見的三層六直葉圓盤渦輪槳（TT）三種攪拌槳，分別對單相和氣液兩相體系的混合過程進行

2、了數(shù)值模擬。
　　結(jié)果表明：
　?。?）單相體系的模擬。MB槳呈現(xiàn)典型的“雙循環(huán)”流型結(jié)構(gòu)；FZ槳在較低轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)上、下兩個大循環(huán)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，葉片交界處出現(xiàn)一個明顯的小循環(huán)；TT槳呈現(xiàn)各自獨立的循環(huán)流型。在較高轉(zhuǎn)速下，F(xiàn)Z槳的單位體積功耗明顯高于MB槳和TT槳。在相同的單位體積功耗下，F(xiàn)Z槳達到混合要求所用混合時間最短，其次是MB槳，TT槳耗時最長。三種攪拌槳的高剪切和高排液區(qū)域都集中在槳葉附近。
　?。?）氣液兩

3、相體系的模擬。通入氣體后，液相流場和氣相流場呈現(xiàn)相同的流型結(jié)構(gòu)。當通氣量相同時，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增加，氣含率增加，平均氣泡直徑變小但氣泡尺寸分布范圍變寬，MB槳的氣液傳質(zhì)系數(shù)高于FZ槳，F(xiàn)Z槳高于TT槳。
　　當攪拌轉(zhuǎn)速相同時，隨著通氣量的增加，氣含率增加，釜內(nèi)出現(xiàn)大氣泡的幾率增加；在最低通氣量下，F(xiàn)Z槳的氣液傳質(zhì)系數(shù)最高，隨著通氣量的增加，MB槳的氣液傳質(zhì)系數(shù)最高。
　　本文利用計算流體力學（CFD）技術(shù)，比較直觀的呈現(xiàn)了工