新型搅拌器的搅拌特性数值模拟

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1、分类号TQ027.3+2学号151020132密级全日制学术型硕士学位论文题目新型搅拌器的搅拌特性数值模拟作者姓名王文鹏导师姓名、职称周三平教授学科(专业)名称化工过程机械提交论文日期2018年5月25日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之

2、处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。I中文

3、摘要论文题目：新型搅拌器的搅拌特性数值模拟专业：化工过程机械硕士生：王文鹏(签名)导师：周三平(签名)摘要搅拌与混合是应用最广泛的过程操作之一，在搅拌设备操作当中，其操作条件的可控范围比较广泛，可控性比较好，可以在许多工业生产得以应用。在许多过程工业中需要进行气液反应，而气液反应的前提就是气液处于分散状态，气体分散的情况是决定气液两相反应好坏的至关因素。在搅拌行业中，尤其是在气液分散搅拌中，国内搅拌器的型式比较单一，对于选型也不够合理，通常结构与操作参数和其最佳工况相差较大，造成生产效益低下。本文在传统气液两相用搅拌器的基础上，基于气穴理论，采用曲面结构桨叶减少搅拌器背

4、面的涡旋，抑制大气穴的形成，提高搅拌器性能，同时加入长桨结构与涡轮圆盘增加气体的停留时间，开发出一种新型搅拌器，用于气液分散当中。利用计算流体力学数值模拟软件Fluent，采用Euler-Euler双流体模型和标准k-ε湍流模型进行数值模拟，对于气体的处理采用PBM模型，研究新型搅拌器在气液两相搅拌过程中应用。在新型搅拌器与传统搅拌器中的传统搅拌器(半圆管圆盘涡轮搅拌器)进行对比研究过程中，根据其工作特点，给出三种操作工况以及物料的物性参数，分别从流场特性、搅拌功率特性以及气含率这几个方面进行对比研究。发现新型搅拌器在工作时，具备加强径向流动，同时其上部长桨区域的轴向流

5、动在有所增强，整个釜体内湍流程度较高；通气后搅拌功率下降幅度较小，表明新型搅拌器对气体的输送能力更强；同时新型搅拌器整体工作时气体分布更加广泛且均匀，而且气含率相对较高，综合来看，新型搅拌器更加有利于气体的分散以及气液间的传质。为了研究新型搅拌器的搅拌特性，分别从操作参数以及结构特征中的四个影响因素出发研究新型气液搅拌器的搅拌特性，其分别为五组搅拌转速6、7、8、9、10rps；四组-1通气量61.0、101.7、142.4、183.1L·min；五组安装高度90、110、130、150、170mm；以及四组长桨长度50、100、150、200mm。结果表明，当转速为9

6、rps时，随着速度的增加，相对功率准数RPD上升的幅度明显减少，趋于稳定并维持在一个较高的数值，保证了搅拌器对气体的运输能力，同时气体分布范围较广，气含率较高；当通气量Q为-1101.7L·min时，气含率分布较为理想，同时其峰值也在合理范围内，不会形成较大的气穴，有利于气液的分散以及气液之间的传质；当安装高度为130mm以及长桨长度为150mm时，釜体内整体湍流程度较高，进而加强了液相对气体的携带能力，相对功率准数维持在一个较高的数值，说明其对气体的输送能力较强，釜体内气体分布更加广泛且均匀，相比与其他几组，在相应位置的气含率维持在一个理想且较高的范围内。II中文摘要

7、本文研究结果为气液两相搅拌过程提供了一种新型的搅拌器，具有重要意义。关键词：新型搅拌器，数值模拟，气液混合，气含率，相对功率准数论文类型：应用研究III英文摘要Subject：NumericalSimulationofStirringCharacteristicsofNewStirrerSpeciality：ChemicalProcessMachineryName：WangWenpeng(signature)Instructor：ZhouSanping(signature)ABSTRACTStirringandmixingisoneoft