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《探究攪拌釜式反應(yīng)器計(jì)算流體力學(xué)模擬》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、江南大學(xué)碩士學(xué)位論文攪拌釜式反應(yīng)器計(jì)算流體力學(xué)模擬姓名：溫文申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：化學(xué)工程指導(dǎo)教師：倪邦慶20080701摘要攪拌設(shè)備在化工、食品、冶金、造紙、石油和水處理等行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。尤其是在化學(xué)工業(yè)中，攪拌釜式反應(yīng)器是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的反應(yīng)器之一。目前對(duì)其雖然己有許多的實(shí)驗(yàn)和理論研究，但有關(guān)的理論及設(shè)計(jì)計(jì)算方法仍不完善，半經(jīng)驗(yàn)的方法依然是工業(yè)過程中設(shè)計(jì)和放大的主要方法，需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型來描述反應(yīng)器中的流體運(yùn)動(dòng)情況。近年來，計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法用于研究攪拌釜式生物反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)和混合特性，可以節(jié)省大量的時(shí)間以及人
2、力物力，顯示出卓越的優(yōu)勢(shì)，對(duì)未來攪拌釜的研究、開發(fā)與設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的影響不可估量。本文首先利用商業(yè)CFD軟件FLUENT對(duì)攪拌釜配置單六直葉圓盤渦輪攪拌器的三維流動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值研究。作為基礎(chǔ)研究，通過模擬發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)的缸s模型在速度場(chǎng)的模擬時(shí)，其流動(dòng)情況基本與實(shí)際相符合；攪拌槳周圍流體主要是徑向運(yùn)動(dòng)，為渦輪攪拌器處理氣一液兩相能獲得較好效果提供了理論依據(jù)：攪拌槳上下分布著兩個(gè)流體環(huán)，但是速度的大小相對(duì)于實(shí)際值偏??；對(duì)攪拌釜內(nèi)湍流情況的模擬表明，湍動(dòng)能與湍流強(qiáng)度分布一致，主要集中在攪拌槳區(qū)和槳尾流區(qū)，80％的能量耗散率集中在攪拌槳及其尾流區(qū)。通過對(duì)
3、六直葉圓盤渦輪攪拌釜反應(yīng)器內(nèi)氣一液兩相流場(chǎng)的三維模擬，研究發(fā)現(xiàn)：兩相流中液相呈雙流體環(huán)流型，攪拌槳上方流體環(huán)因氣體的出現(xiàn)而增大；氣體的分布情況被較好的再現(xiàn)，徑向分布良好，由此說明六直葉圓盤渦輪適宜處理氣液反應(yīng)，具有較長(zhǎng)的停留時(shí)間；湍動(dòng)能主要集中在攪拌槳區(qū)域和氣體進(jìn)口區(qū)域。通過對(duì)攪拌釜的雙層六直葉圓盤渦輪以及不同型式渦輪組合的模擬研究發(fā)現(xiàn)：四葉開式斜槳渦輪周圍只有一個(gè)流體環(huán)，結(jié)果基本與理論相符；對(duì)兩種不同的雙層槳攪拌釜的混合時(shí)間的模擬研究發(fā)現(xiàn)：在加料點(diǎn)相同的情況下，雙層組合槳攪拌釜內(nèi)軸向混合情況要優(yōu)于雙層直葉圓盤渦輪槳攪拌釜，這為處理高徑比大的氣液
4、反應(yīng)器提供了一種較好的攪拌器組合型式。關(guān)鍵詞：計(jì)算流體力學(xué)；攪拌釜式反應(yīng)器；標(biāo)準(zhǔn)抽模型；氣一液兩相流場(chǎng)；混合時(shí)間AbstractStirredequipmentiswidelyusedinchemical，food，metallurgy，papermaking，oilandwatertreatingindustry，especiallyinchemicalindustry，stirredtankreactorisoneofthemostwidelyusedreactorintheproductionofchemicalindustry．Altho
5、ughtherearelotsoftheoreticalandexperimentalstudy，thestudyofmixinganddesignmethodsarenotdevelopedwelluptonow．Thesemiempiricalmethodsarestillthemaintoolsfordesignandscale-upindustryprocesses．Tomeetthepurposeforoptimaldesign，scale—upandfullyunderstandtheprocessesoccurringinstirr
6、edtankreactor,thereareneedsforabundantexperimentalmeasurementsandmathematicalmodelstomeasureanddescribethecharacteristicsofflowinsuchreactors．Recentlyyears，ComputationalFluidDynamics(CFD)isusedinthestudyofflowandmixingcharacteristicsinstirredtankreactor，itcallsavemuchtimeandr
7、esource，itshowsgreatadvantage，itwillhavegreatinfluenceinthestudy，exploitationanddesignofthestirredtankreactor．Inthisstudy，basedonthefunctionprovidedbythecommercialCFDsoftware(Fluent)，three—dimensionalflowfieldsarecarefullystudied．Itisfoundthattheresultsofflowfieldusingstandar
8、dk-eturbulentmodelareingoodagreementwimthefact；theliquidmoundtheimpe
