喷射反应器内液-液湍流微观混合的研究.pdf

《喷射反应器内液-液湍流微观混合的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第3期计算机与应用化学Vo1．29，No．32012年3月28日ComputersandAppliedChemistryMarch28，2012喷射反应器内液．液湍流微观混合的研究张丽君，李玉刚，毕荣山，郑世清(青岛科技大学计算机与化工研究所，山东，青岛，266042)摘要：通过定义局部分离度，来定量表征喷射器内液一液湍流微观混合规律。其定义式为：(实验所得H浓度一模拟所得H浓度)／模拟所得}r浓度。选用酸碱反应体系，利用PLIF技术得到沿喷射器轴线的H+浓度；采用Fluent软件，利用Standard￡模型，模拟获得相同操作条件下的H浓度变化趋势。得到不同操作条

2、件下，分离度沿喷射器轴线的变化，结果表明：(1)引流速度不变，喷嘴速度越大，两流体越容易达到微观尺度的均匀混合；(2)喷嘴速度不变，引流速度越大，两流体反而不容易达到微观尺度上的均匀混合；(3)速度比一定的情况下，喷嘴速度越大，越有利于流体的微观混合关键词：喷射器；PLIF；微观混合；模拟中图分类号：TQ015．9：TP391．9；06—39文献标识码：A文章编号：1001—4160(2012)03—323．3261引言面激光诱导荧光(PlanarLaserInducedFluorescence，PLIF)技术是目前测量温度场和浓度场分布的先进工具，已在化工领域和航空领域

3、有了广泛的应用【lJ。PLIF技术已成功应用于研究搅拌釜内液一液混合【2J、火焰的流场和组分的浓度场【31等。然而到目前为止，单纯的PLIF技术还只能用于高Schmidt湍流场的宏观混合测量，还很1-inlet1，2-nozzle，3-suctionchamber,4一mixingchamber,难直接利用PLIF技术对湍流微观混合过程进行研。5-difusersection，6-inlet2，7-exit林柯利等I利用PLIF技术研究了喷射器内不同操作条Fig．1Schemeforjetreactor．件，不同结构尺寸下液．液湍流的宏观混合，并指出宏观图1喷射器简图高压

4、流体从进口1进入喷射器后由喷嘴高速喷出，混合主要发生在混合段，微观混合发生在扩散段，但是与被吸流体在混合室和扩散段反应，在扩散段增压后离文中并没有对微观混合进行详细的总结。Kling[】等提出开喷射器。图中喷射器的尺寸为：进口直径10nllTl，喷了一种间接对湍流场微观混合过程进行研究的方法，即嘴直径2．5nun，混合段直径6．5mill，混合段长度18mill，在流场内加入两种荧光物质，一种是惰性荧光物质，用扩散角为5。。实验装置图如图2所示：以表征宏观混合过程，另一种为活性荧光物质，通过测定活性荧光物质的浓度变化就可以间接地表征微观混合状况。LehwaldIs]等人指

5、出荧光素钠的荧光强度随着pH值的变化而变化，并给出了不同浓度下二者的关系曲线。Katharina[91等利用荧光素钠作为活性荧光物质，嘧啶一2作为惰性荧光物质，并利用2台CCD相机，2个不同波长的滤光片，得到静态混合器中的液．液微观混合情况。本文拟利用CFD与PLIF结合的方法给出不同操作条件下，分离度沿喷射器轴线的变化规律，从而可以得知微观混合规律。2实验装置与方法1一tank1，2-pump1，3-tank2，4-pump2，5-eject0r，6-lasergenerator本文实验所用的喷射器几何结构如图1所示：7-synchronizer,8一lasercont

6、roller,9-CDDcamera，10-computerFig．2Experimentalflowchart．图2实验装置图收稿日期：2011-10．20；修回日期：201203．03基金项目：山东省自然科学青年基金(ZR2OO9BLO15)中国科学院化学激光重点实验室开方~(KLCL200901)(2006AA04Z184)作者简介：~'(1986-)，女，烟台人，硕士研究生，Email：．zhanglijunhappy@126．corn联系人：毕荣山，男，副教授E-mail：birongshan@163．tom324计算机与应用化学实验使用美国TSI公司的PLIF

7、测试系统，其主要由Nd：YAG激光器、同步器、CCD相机及图像处理系统组成。激光器输出功率为每脉冲150mJ，波长为532ilm，脉冲持续时间为8ns，频率为10Hz；CCD相机分辨率为l600像素×1200像素，曝光时间270ms，相机前加过滤镜头，使只有荧光素钠的荧光通过；系统分析软件Insight3G可以对激光器，CCD相机进行参数设置以及图像的后处理。实验选用酸碱反应来，由于酸碱反应率非常快，认为反应转化率的高低代表了反应物料之间混合的快慢。axisofjetreaetor／mFig．3Experimentalands