基于超临界抗溶剂（sas）过程流体力学特性研究

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1、⑧天串又孽硕士学位论文’-疆啊■渊

2、：●■疆■■¨C学科专业：化学工艺作者姓名：王铉艳指导教师：刘宗章副教授中文摘要流体的流体力学状况是影响超临界抗溶剂过程(SupercfiticalAntisolvent，SAS)的主要因素之一，它决定了流体的流动特性及流体的分布，从而影响SAS过程得到粒子的尺寸和形态。本文利用计算流体力学软件FLUENT对SAS过程流体力学特性进行了研究。SAS方法的实施有多种不同的过程安排和装置，本文对抗溶剂压缩沉淀过程(PrecipitationbyaCompressedAntisol

3、vent，PCA)和超l临界流体提高溶液分散过程(SolutionEnhancedDispersionbySupercrificalFluids，SEDS)进行了研究，并根据喷嘴结构的不同建立了四个不同的模型，通过湍流强度和溶剂分布研究了溶液流量、二氧化碳密度、喷嘴内径尺寸和微粒化设备长径比对SAS过程流体力学特性的影响。研究表明，对所研究的四个SAS过程，增大溶剂流量，湍流强度增大，溶剂体积分率增大；减小喷嘴内径尺寸，湍流强度增大。对于PCA过程，二氧化碳密度减小，湍流强度增大；当二氧化碳密度接近溶剂密度时，

4、溶剂分布较均匀；当二氧化碳密度低于溶剂密度时，溶剂在容器底部分布较多，当二氧化碳密度高于溶液密度时，溶剂在容器顶部分布较多。对于SEDS过程，二氧化碳密度减小，湍流强度增大：当二氧化碳密度接近溶剂密度时，溶剂分布最均匀；增大微粒化设备长径比，湍流强度增大。在相同工艺条件下，喷嘴内部存在混合腔的SEDS过程得到的湍流强度大，溶剂分布均匀，更容易得到粒径小且分布均匀的微粒。适当增大溶剂流量、选择合适的温度压力使二氧化碳密度接近溶剂密度、选择小的喷嘴内径尺寸以及大的微粒化设备长径比均有助于得到粒径小且分布均匀的微粒。

5、通过模拟分析可知，现有实验设备的结构存在一定的缺陷，不同操作条件下所得湍流强度均很小。将模拟结果与PCA过程制备聚乙二醇微粒得到的实验结果进行比较，基本一致。因此，表明采用GAMBIT和FLUENT模拟SAS过程的流场分布对实验研究及设备的改进有很好的指导作用。关键词：超临界抗溶剂，数值计算，计算流体力学ABSTRACTHydrodynamicspropertyofthefluidisoneofthemainfactorsinfluencingsupercriticalantisolvent(SAS)proce

6、ss，whichinfluencesthesizedistributionandmorphologyproducedbySASprocess．ThehydrodynamicscharacteristicsofSASprocessarestudiedwithComputationalFluidDynamics(cFD、inthispaper．SASprocessincludesdifferentprocesses．Inthispaper,precipitationbyacompressedantisolvent(

7、PCA)processandsolutionenhanceddispersionbysupercliticalfluids(SEDS)arestudied．Infourmodelswithdifferentnozzlestructure，theinfluencesofsolventflux，densityofcarbondioxide，sizeofnozzleandthelength--to—·diameterratioonthehydrodynamicspropertiesofSASprocessarestu

8、diedbymeansoftheturbulentintensityandvolumefactiondistributionofsolvent．TheresultsshowsthatforallstudiedSASprocess，turbulentintensityincreasesinfieldassolventfluxincreasing，andthevolumefractionofsolventincreases．Andassizeofnozzledecreases，turbulentintensityi

9、ncreases．ForPCAprocess，turbulentintensityincreasesasthedensityofcarbondioxidedecreases．Whenthedensityofcarbondioxideisclosetothedensityofsolvent，thedistributionofsolventbecomesmoreuniform．ForSED