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《臥式單軸自清潔攪拌釜氣液分層流和傳熱過程數(shù)值研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、臥式單軸自清潔攪拌釜氣液分層流和傳熱過程數(shù)值研究NumericalStudyofGas-LiquidStratifiedFlowandHeatTransferinHorizontalSelf-cleaningSingle-ShaftStirredTank學科專業(yè)：化學工程作者姓名：羅彬彬指導教師：馮惠生副研究員天津大學化工學院二零一七年五月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津
2、大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：簽字日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解天津大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權天津大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適用本授權說明）學位論文作者簽名：導師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要
3、高黏度流體的攪拌是工業(yè)中常見的單元操作，廣泛應用于化工等行業(yè)中。臥式單軸自清潔攪拌釜非常適用于高黏度流體的攪拌，但是對于該攪拌釜的理論研究十分少見。本文以該攪拌釜為研究對象，利用計算流體力學對該攪拌釜內(nèi)氣液分層流和傳熱過程進行研究。研究了不同液相黏度下重力對攪拌釜內(nèi)氣液分層流流場的影響，采用不同的流體體積（VolumeofFluid,簡稱VOF）格式計算了在重力條件下攪拌釜內(nèi)氣液分層流的流場。結果發(fā)現(xiàn)，無論液相是低黏度流體還是高黏度流體，重力對攪拌釜內(nèi)氣液分層流的流場有著較大影響；攪拌釜內(nèi)氣液分層流同時受到弗勞德數(shù)和雷
4、諾數(shù)的影響。還發(fā)現(xiàn)，在重力條件下攪拌釜內(nèi)的氣液分層流，使用隱式格式會造成水或者甘油在空氣中發(fā)生異常擴散，明顯與實際不符，使用顯式格式計算的結果與實際情況一致。研究了恒壁溫下高黏度流體在攪拌釜內(nèi)的傳熱過程。分析了各個部分壁面的平均對流傳熱系數(shù)在周向和軸向上的分布特點。結果表明，在周向上，位于兩個攪拌翅之間的部分壁面，距離攪拌翅越近，該部分壁面的平均對流傳熱系數(shù)相對越大；在軸向上，各個部分壁面的平均對流傳熱系數(shù)與整個壁面的平均對流傳熱系數(shù)相差不大。另外，研究了不同物性和操作參數(shù)對平均對流傳熱系數(shù)在周向分布上的影響。結果表明
5、，轉速對平均對流傳熱系數(shù)的影響最大。對模擬得到的平均對流傳熱系數(shù)進行了關聯(lián)，得到了攪拌釜的對流傳熱關聯(lián)式，即0.06050.0409-0.0127Nu?83.7RePr(DN/u)i(102.4≥Re≥10.24，50000≥Pr≥5000，68≥DN/ui≥11.33)分析了攪拌釜內(nèi)溫度場的特點。結果顯示，較高溫度區(qū)域位于攪拌釜壁面的附近區(qū)域，較低溫度區(qū)域和中間溫度區(qū)域占據(jù)了大部分區(qū)域。此外，研究了不同物性和操作參數(shù)對攪拌釜溫度場分布、出口溫度增量和溫升速率的影響，結果表明，轉速的增加能夠減小較低溫度區(qū)域的面積，黏度
6、、比熱和進口速度的增加都會導致較低溫度區(qū)域面積的增大；對溫度增量影響最大的因素是進口速度，對溫升速率影響最大的因素是比熱。關鍵詞：臥式單軸自清潔攪拌釜，計算流體力學，氣液分層流，傳熱ⅠⅡABSTRACTTheagitationofhighlyviscousfluidisacommonunitoperationinindustry,widelyusedinchemicalindustryandsoon.Horizontalself-cleaningsingleshaftishighlysuitabletoemployth
7、eagitationofhighlyviscousfluid.However,thereisfewtheoreticalstudiesaboutthistank.Thispaperfocusesonthistank,andstudiesgas-liquidstratifiedflowandheattransferbycomputationalfluiddynamics.Effectsofgravityonflowfieldofgas-liquidstratifiedflowwithvariousliquidviscos
8、itiesareinvestigated.DifferentVOFschemesareadoptedtocomputegas-liquidstratifiedflowundergravity.Theresultsrevealthatgravityhasadistinctinfluenceonflowfieldofgas-liqui
