多層槳攪拌釜內(nèi)氣含率特性的實驗研究與數(shù)值模擬.pdf

1、氣-液攪拌反應(yīng)器廣泛用于生物化工、污水處理、石油化工、制藥、食品工業(yè)等過程工業(yè)中。目前對氣-液攪拌釜的研究主要集中在宏觀特性的實驗研究以及單層或雙層槳攪拌釜的數(shù)值模擬上，對多層槳攪拌釜內(nèi)氣體局部特性的實驗研究及數(shù)值模擬較少。
　　本文，首先采用雙電導(dǎo)電極探針法對三層組合槳(HEDT+2WHD)攪拌釜內(nèi)的氣泡尺寸和局部氣含率進行了測量，得到攪拌釜內(nèi)局部氣含率及氣泡尺寸分布，并考察了操作條件對氣泡局部特性的影響。攪拌釜內(nèi)局部氣含率在軸

2、向方向上呈現(xiàn)“雙峰”分布趨勢，氣泡尺寸分布不均勻，在槳葉區(qū)氣泡尺寸較小，在頂層槳下方釜壁附近出現(xiàn)一峰值。隨著通氣量的增加，局部氣含率和氣泡均有所增大，但攪拌轉(zhuǎn)速的增大，局部氣含率與氣泡尺寸的變化有所差異，氣含率繼續(xù)呈現(xiàn)增大的趨勢，但氣泡尺寸有所下降。
　　其次，采用CFD方法將Euler-Euler雙流體模型與包含氣泡破碎與聚并的群體平衡模型(PBM)相結(jié)合，對雙層渦輪槳氣-液攪拌釜內(nèi)的局部氣液參數(shù)進行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與文獻實

3、驗值吻合較好。研究比較了三種不同湍流模型對攪拌釜內(nèi)氣含率特性的影響，結(jié)果表明:對于局部氣含率，標準k-ε和RNGk-ε模型在槳葉區(qū)的預(yù)測值偏大，而Realizablek-ε模型預(yù)測結(jié)果與實驗值符合較好;對于氣泡尺寸，Realizablek-ε模型預(yù)測與實驗值最為接近。此工作為數(shù)值模擬時獲取攪拌釜內(nèi)更加準確的氣泡參數(shù)，對湍流模型的選取提供一定的依據(jù)。
　　最后，在實驗及數(shù)值模擬基礎(chǔ)上，對實驗裝置進行了建模、網(wǎng)格劃分以及數(shù)值模擬。獲取