雷照[1]2008年在《搅拌釜传热过程的研究》文中研究表明用于强放热反应的搅拌釜中热量的移出与釜内温度的均匀分布是工业生产应用的一个重要课题。本文研究了二斜叶式搅拌桨(45度倾角)、叁叶推进式搅拌桨及叁宽叶旋转式搅拌桨在不同搅拌转速下的传热特性,考察了高效传热元件——热管在工作范围内的传热性能,并将热管应用于强放热搅拌釜中,开发出了具有较高传热效率的反应釜。论文在自行设计的直径为300mm、高为600mm的搅拌釜中,研究了叁种不同桨型的搅拌桨在水体系中的搅拌传热过程。考察了两种搅拌桨尺寸、叁种桨型及不同搅拌转速对搅拌釜内热量传递的影响,选出了较佳的搅拌桨类型、尺寸及搅拌转速。论文考察了不同类型及外观形状的热管在特定工作范围内(40-50℃)的传热性能,结果表明可选择冷凝段与蒸发段成一定夹角的铜-水重力辅助式弯管为搅拌釜用热管。基于强放热搅拌釜内温度分布的特点、结构性状及安装方便,设计了特殊形状的铜.水热管(倒J型热管及倒2型热管),将其引入强放热搅拌釜中,并研究了该搅拌釜的换热性能。
杨军[2]2001年在《带夹套搅拌槽内温度场的研究》文中指出在带夹套搅拌槽内温度场的研究中，使用了一种较为新颖的温度测量技术——液晶测温法，该方法是以能随温度变化而显示不同颜色的热色液晶作为温度指示剂，将其均匀地混入被测流体中，从而实现温度的测量。实验中建立了一套适用于此方法的实验设备，包括搅拌系统、传热系统、照明系统和图像采集处理系统。经过多次的试验，摸索出了较为理想的测试操作条件，成功地将液晶测温法应用于实验室中较大尺寸搅拌槽的传热实验研究上。 搅拌槽为直径500mm高600mm的平底圆形有机玻璃槽，外面围着一个同样用有机玻璃做成的正八边形冷却夹套，采用中心电极加热。使用了两种不同形式的搅拌桨——轴向流的CBY(长薄叶)桨和径向流的涡轮桨，实验流体分别为牛顿流体甘油和假塑性非牛顿流体聚丙烯酰胺(PAM)水溶液。实验中用液晶测温法测量了槽内甘油的温度分布和PAM水溶液的温度边界层的情况，并且还观察了槽内流场的形成发展规律。 除了实验研究外，本文还探讨了搅拌槽内传热过程的数值模拟计算方法，并利用计算流体力学软件CFX-4对搅拌槽内温度场的数值模拟问题进行了初步的研究，将计算机模拟结果与实验结果进行了对比分析。
王志锋[3]2002年在《垂直列管加热的搅拌槽内温度场的测量与数值模拟》文中提出利用液晶测温技术测量了垂直列管加热的搅拌槽内甘油的温度场分布。实验所用搅拌槽为直径500mm、高600mm的平底圆形有机玻璃槽，外面围着一个用有机玻璃做成的正八边形夹套。在槽壁上对称安装有四组垂直加热列管(兼挡板)，每组列管分别由两个功率为150W的U型电加热棒串联组成。 实验分别研究了CBY(长薄叶)桨、PBT(四斜叶)桨和带副叶的CBY桨叁种桨型的搅拌槽内甘油的轴向、水平剖面温度分布，研究结果表明桨型不同，其温度分布也各有其特点。本文讨论了槽内温度场分布随时间、转速以及桨叶的离底高度等因素不同而变化的情况，比较了功率相同条件下不同桨型的搅拌槽内温度场的分布。 利用计算流体力学软件CFX-4对层流状态下PBT桨搅拌槽中甘油的温度场进行了数值模拟，并将所计算的轴向、水平剖面温度分布与实验所测量的结果进行了对比，发现虽然在列管附近二者存在着一些差别，但模拟结果基本可以反映槽内温度场的分布情况。利用模拟结果计算了离底高度不同的位置上列管外壁的局部传热膜系数，并将计算结果与伍浩松用量热法所测的局部传热膜系数进行了比较，发现二者的分布趋势基本一致。
厉鹏[4]2012年在《同心双轴搅拌器混合、传热和功耗特性的研究》文中研究表明混合是最基本的单元操作,在过程工业应用广泛。搅拌器对混合过程的实现至关重要,要求其具有良好的混合性能和传热特性。传统搅拌器大多为单轴搅拌器,适用的粘度范围较窄,而双轴搅拌器很好的克服了这一弊端,具有宽粘度适应性。但目前有关双轴搅拌器性能的研究很少,其优化设计与应用缺少指导。因此,结合同心双轴搅拌器工程应用的现实工况和需求,本文对由内部高速双层桨(上层桨为四斜叶涡轮桨,下层桨为六直叶圆盘涡轮桨)和外部低速框式桨组成的双轴搅拌器在层流和过渡流区的混合、功耗及传热性能进行了实验研究和数值模拟。实验在直径和高度均为1000mm的带标准椭圆封头底的不锈钢制双轴搅拌釜平台上进行。搅拌釜外侧焊有螺旋缠绕的半管夹套,夹套内通导热油或冷却水对釜内物料进行加热或冷却。实验过程测定了同心双轴搅拌器在叁种运动模式(单轴搅拌、双轴反向和双轴同向)下的传热参数,计算了各工况下釜体内壁面的平均传热系数,同时依据实验数据通过拟合回归得到适于该配置双轴搅拌器的传热关联式。利用商业软件Fluent对双轴搅拌器的混合特性、功耗特性和传热特性进行了数值模拟。通过将不同工况下混合特性(流场、速度场、质量流量、剪切率和流量准数)和功耗特性数值模拟结果的比较,明确了适宜的运动模式和优化的操作参数；通过数值模拟,还得到了搅拌釜内壁面的局部传热系数,可以更好地了解双轴搅拌器的传热性能。本文对同心双轴搅拌器的实验与数值模拟研究表明,双轴搅拌在粘稠体系中的综合性能优于单轴搅拌,内外桨同向旋转模式下的混合效果较好、功率消耗较少,且所建立的传热关联式满足工程计算的要求。这些定性和定量的研究成果对于双轴搅拌器的优化设计与运行具有一定的参考价值,一定程度上促进了同心双轴搅拌器由经验设计向规则设计的迈进。
王志锋, 黄雄斌, 施力田[5]2003年在《液晶测温技术在搅拌槽研究中的应用》文中进行了进一步梳理介绍了热色液晶的测温及标定原理 ,对近年来液晶测温技术在搅拌槽内传热、混合时间的测定以及温度场分布的测定等过程中的应用进行了回顾和总结 ,并提出了几点建议。认为液晶测温技术是一种非常有效的测试方法 ,尤其是在搅拌槽温度场的测量中有其独特的优点
杨中明[6]2013年在《实验室用反应釜设计及相关搅拌性能参数测试研究》文中研究表明反应釜是现代化工和医药行业中的常用仪器，传统的实验室反应釜，需要外接专门的恒温加热设备进行加热，此类反应釜的搅拌装置和控制部分也是一个相对独立的系统，使用时先要把加热装置、搅拌设备和控制系统连接到反应釜上才能进行反应等实验工作。本论文研究的反应釜针对传统反应釜结构复杂、成本高、使用不方便等不足，旨在开发一款外形简洁美观、操作方便、成本较低的新型反应釜，其特点是外形小巧简洁且成本相对较低。在设计技术方面，本文对专用的马达传动轴进行了结构设计计算和强度校核；同时，成功地把新型的塑料轴承运用到设计中，解决了传动机构在寿命和噪音方面存在的问题，并且降低了产品成本；对密封结构进行了详细设计；并完成了搅拌方式的选型和设计。在性能测试方面，针对密封结构可能产生的泄漏问题，做了密封性能方面的测试和寿命测试，测试证明，此密封结构能在高温下长时间可靠地运行；在反应器内部温度场的研究方面，利用不同粘度的测试介质、在不同搅拌速度和不同加热温度条件下，采用多点热电隅对反应釜内轴向温度差进行了定点测量，发现反应釜内不同位置的温度差随着加热温度和搅拌速度的增加而逐渐减少，且温差会一直存在；还发现在相同测试条件下，各点之间的温度差基本上不随加热时间而改变。采用热摄像仪对反应釜内温度场进行了定性测量，发现搅拌转速的提高导致釜内温度场均匀性提高，并且流体粘度对釜内的温度场均匀性影响最大，对于高粘度流体，即使转速达到最高,釜内流体轴向也存在温度差；当液体粘度很低时，即使搅拌转速为零，加热一段时间后，液体轴向温差也已很小。在数值模拟研究方面，运用CFX12.0软件，得到了不同粘度、搅拌速度和加热温度下测试介质的温度和速度场分布，并将模拟温度场与实时拍摄的温度场照片进行了对比，发现在水平方向两者的温度场分布很相似。最后采用一种改进的4叶螺旋式搅拌桨进行了仿真分析，结果显示温度场和速度场分布的均匀性大为改善。
杜勇[7]2010年在《新型螺带式结晶罐热力性能研究及工程应用》文中进行了进一步梳理结晶操作目前普遍存在传热性能低,停留时间较长,晶粒大小不均匀,晶型不规则的问题。因此研究和改善结晶罐,特别对大型结晶罐中介质温度和浓度的均匀性,提升生产效率、降低能耗,具有重要的实际工程意义。本文以结晶学和结晶设备知识为基础,重点介绍了柠檬酸的结晶机理及螺带式搅拌器和螺旋导流板夹套的结构特点和传热系数计算公式,并通过分析强化传热机制和热力计算模型对某柠檬酸厂冷却结晶罐进行了改造设计,以双螺带式搅拌器代替框式、以螺旋导流板夹套代替普通夹套,完成了新型结晶罐的结构设计和工艺计算。计算结果表明,罐内的传热系数提高了约2.5倍,夹套侧传热系数提高约5.5倍。并且通过Fluent软件分别对双螺带式搅拌器和螺旋导流板夹套进行了数值模拟,对比了流场分布和温度场分布,进一步说明了新型结晶罐的强化传热性能和流体力学性能。本文最后对新型结晶罐进行了工程应用考核。现场数据实测结果表明,与改造前结晶罐相比较,强化传热效果显着,同时验证了这次改造的成功。为今后冷却结晶罐的设计应用提供了技术依据。
钱小静, 王志峰, 黄雄斌[8]2007年在《搅拌槽中垂直列管外壁表面传热系数的模拟计算》文中进行了进一步梳理使用计算流体力学(CFD)软件CFX对搅拌槽内垂直列管外壁的温度场进行了数值模拟,根据温度分布计算了不同高度处列管外壁的局部表面传热系数和列管外壁的平均表面传热系数.搅拌槽直径D=500mm,4组对称垂直加热列管兼作挡板,搅拌桨为四斜叶桨(PBT),以甘油为工作物料,计算中雷诺数为232.研究结果表明,背向流体的列管外壁的局部表面传热系数最小,在同一列管、相同位置、不同离底高度下的最大局部表面传热系数与最小局部表面传热系数之比达到6.23;列管外壁各点局部表面传热系数沿轴向的分布差别很大,在同一离底高度、同一列管的不同位置,其最大与最小值之比达4.48,且均随着轴向离底高度的增加而减小;每根列管外壁的平均表面传热系数的最大与最小值之比为2.35,将4根列管外壁的平均表面传热系数模拟结果与文献进行了比较,发现二者基本吻合.
徐斌[9]2013年在《黄原胶生物反应器中传热过程的数值模拟》文中提出在高粘度假塑性流体反应器中的传热与传质过程十分复杂，现有的理论很难揭示这些过程的本质。目前，对于传热问题，绝大部分研究是通过大量的实验数据回归出传热系数的准数方程，但计算值和实验值往往相差较大，而且回归出的方程也不能适用于各种流体；对于传质问题，测量反应器内流场的实验装置都很昂贵，而且对于流动场的测量工作相当地浪费时间、人力、财力和物力，有时受到检测环境的制约，很多反应器内的流动场无法用现有的检测方法得到。计算流体力学（CFD）方法利用动量、质量和能量守恒方程以及实验环境建立数学模型后通过数值计算，模拟还原各种真实过程，得到与实际直接相关的各种场的分布。通过CFD软件，可以直观的显示发生在反应器中传质、传热过程，进而分析其产生的机理，为实验提供指导，节省实验的时间和资源。本文采用CFD方法，选用质量分数为1.0wt%的黄原胶溶液，研究了最大叶片式桨在高粘假塑性流体（黄原胶体系）中的混合传热特性，通过数值模拟分析了反应器中的流动场、死区分布、温度场、剪切速率和表观粘度，对比了最大叶片式桨与双层桨在黄原胶水溶液中的传质与传热状况；还探索性地将热管引入到反应器中，建立了传统反应器与热管生物反应器传热、传质的数学模型，模拟了热管对于反应器中传质和传热过程的影响。希望在确保反应器内混合效果的同时，有效地解决黄原胶发酵过程中的传热问题。研究表明：最大叶片式桨及双层桨都在釜内形成清晰的“双循环”流型结构，呈现良好的主体循环流动。最大叶片式桨的搅动影响范围较大，有利于减小釜壁和釜底区域的边界层厚度，在相同单位体积功耗的情况下，反应器中的平均温度处于更低的水平，而随着单位体积功耗的增大，反应器内温度分布均匀程度有明显改善，表明其在混合方面有明显优势的同时增强了传热。热管的使用有效地提高了反应器内的传热性能，使反应器中的整体温度有明显下降。由此可见，CFD方法可以有效地用于黄原胶以及其他高粘度非牛顿型流体生产过程所遇到的发酵热无法及时移出问题的研究，在黄原胶的规模生产以及反应器中桨型的选择、优化过程中具有指导意义。
贾玮[10]2014年在《导流筒结晶反应器的优化》文中研究说明通常在工业结晶操作中,经常出现一些影响结晶效果的现象,由于连续反应和晶体的二次结晶,会出现晶体挂壁的现象；如果搅拌槽内混合不充分,晶体会受自身重力的作用发生沉降,导致反应器底晶体堆积,对于连续出料的装置容易堵塞出料口；大多数结晶操作都需要得到的晶体产品粒度均匀,并且颗粒尺寸较大。根据以上的问题,本文希望通过在搅拌结晶槽内改进导流筒结构的方法,来改善结晶操作过程中遇到的各种问题,并找到能够有效提高结晶效率的最优搅拌结晶反应器。本文借助CFD模拟软件,分别考察了无导流筒、直筒导流筒和自主设计并改进的6款结晶反应器内的流场、槽底流速、近壁面速度、剪切速率分布,以观测实验无法得到的搅拌槽内对结晶过程有影响的因素,并提出分段导流筒搭配同轴带副叶搅拌桨D／T=0.98的搅拌结晶装置构型。通过实验手段对比了无导流筒、带导流筒和分段导流筒结晶颗粒粒径、离底悬浮转速、功率准数和功率等混合特性。研究针对晶体挂壁、沉底和得到大尺寸晶体的问题均给出了推荐使用的搅拌结晶器方案。
参考文献：
[1]. 搅拌釜传热过程的研究[D]. 雷照. 浙江大学. 2008
[2]. 带夹套搅拌槽内温度场的研究[D]. 杨军. 北京化工大学. 2001
[3]. 垂直列管加热的搅拌槽内温度场的测量与数值模拟[D]. 王志锋. 北京化工大学. 2002
[4]. 同心双轴搅拌器混合、传热和功耗特性的研究[D]. 厉鹏. 浙江大学. 2012
[5]. 液晶测温技术在搅拌槽研究中的应用[J]. 王志锋, 黄雄斌, 施力田. 太原理工大学学报. 2003
[6]. 实验室用反应釜设计及相关搅拌性能参数测试研究[D]. 杨中明. 华南理工大学. 2013
[7]. 新型螺带式结晶罐热力性能研究及工程应用[D]. 杜勇. 华东理工大学. 2010
[8]. 搅拌槽中垂直列管外壁表面传热系数的模拟计算[J]. 钱小静, 王志峰, 黄雄斌. 过程工程学报. 2007
[9]. 黄原胶生物反应器中传热过程的数值模拟[D]. 徐斌. 烟台大学. 2013
[10]. 导流筒结晶反应器的优化[D]. 贾玮. 北京化工大学. 2014