高粘度/假塑性流体混合特性研究

论文摘要

高粘度流体的混合是工业上常用的单元操作,通常是以搅拌或捏合来完成,研究其混合效果,合理选择和设计搅拌桨型式对强化传热、提高混合质量是至关重要的。本课题以FCC催化剂的生产为工业背景,对生产过程中各个阶段的流变特性进行了分析测定,并选用模拟物料,在直径为0.48m的有机玻璃搅拌槽内研究了包括CBY、斜叶桨及单螺带、双螺带桨在内的几种不同型式的搅拌桨对假塑性非牛顿流体混合效果的影响。初步优选出在高粘度非牛顿物系中,能够在较低的搅拌功率消耗下,用较短的混合时间达到优良混合效果的搅拌桨型为单螺带桨。针对优选出的两种单螺带桨型,采用不同流变特性的模拟物料对其搅拌功率特性及混合特性进行重点研究,研究结果表明：两种螺带桨针对粘度较高的流体混合较佳。在功率特性方面两种单螺带桨的差别不大,但单螺带-3的混合特性略优于单螺带-1。利用高粘度牛顿流体——糖浆作为模拟物料对单螺带桨的Metzner常数选取方法进行修正,指出单螺带桨的Metzner常数随搅拌流体表观粘度的增加而呈现增加趋势,为工业设计提供有益的参考。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 符号说明
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 高粘度流体的混合研究
• 1.1.1 高粘度流体的定义
• 1.1.2 高粘度流体的混合机理
• 1.1.3 高粘度流体的选择及物性表征
• 1.1.4 高粘度流体混合效率的评定
• 1.1.5 高粘度流体混合的研究方法
• 1.2 高粘度流体混合设备分类及有关研究成果
• 1.2.1 立式单轴混合设备
• 1.2.2 立式双轴混合设备
• 1.2.3 卧式单轴混合设备
• 1.2.4 卧式双轴混合设备
• 1.3 小结
• 1.4 论文的立论及主要目的
• 第二章 实验装置及测试方法
• 2.1 搅拌槽
• 2.2 搅拌桨
• 2.3 搅拌转速控制及测量方法
• 2.4 搅拌功率测量装置
• 2.5 流体混合特性的测量装置
• 2.5.1 目测示踪离子运动轨迹法测定流体混合特性
• 2.5.2 激光法测试流体混合特性
• 第三章 模拟物料及流变特性的表征
• 3.1 实验用模拟物料及配制
• 3.1.1 FCC催化剂实际工艺流体
• 3.1.2 高粘度非牛顿流体实验物系
• 3.1.3 高粘度牛顿流体实验物系
• 3.2 模拟物料流变特性的测量及表征方法
• 3.2.1 流体流变特性表征方法
• 3.2.2 流体流变特性测量仪器介绍
• 3.3 实验用流体流变特性的测量结果
• 3.3.1 FCC催化剂实际工艺流体流变特性
• 3.3.2 高粘度非牛顿实验物系流变特性测量结果
• 3.3.3 高粘度牛顿实验物系流变特性测量结果
• 3.4 小结
• 第四章 非牛顿流体中搅拌桨型的优选
• 4.1 CBY-1（D/T=0.8）
• 4.1.1 不同安装深度下的混合效果比较
• 4.1.2 Np～Re曲线及分析
• 4.1.3 双层CBY-1混合效果
• 4.2 CBY-2（D/T=0.7）
• 4.2.1 对FCC酸化前土浆的混合效果
• 4.2.2 Np～Re曲线及分析
• 4.3 45°斜叶桨（D/T=0.735）
• 4.3.1 针对FCC生产流体的宏观混合效果
• 4.3.2 功率分析及Np～Re曲线
• 4.3.3 与其它桨型的组合混合效果
• 4.3.4 挡板对混合效果的影响
• 4.3.5 旋转方式对混合效果的影响
• 4.3.6 加水位置对混合效果的影响
• 4.3.7 小结
• 4.4 单螺带-1（D/T=0.95）
• 4.4.1 针对FCC生产流体的混合
• 4.4.2 针对FCC工艺流体Np～Re曲线
• 4.4.3 总体液位高度对混合效果的影响
• 4.5 单螺带-2（D/T=0.95）
• 4.6 全螺带（D/T=0.95）与双螺带（D/T=0.95）
• 4.7 单螺带-3（D/T=0.95）
• 4.7.1 针对FCC生产流体的混合
• 4.7.2 改进传动方式
• 4.8 小结
• 第五章 优选实验桨型的功率及混合特性研究
• 5.1 采用非牛顿物系进行实验结果
• 5.1.1 采用两种单螺带桨进行搅拌的混合状况宏观描述
• 5.1.2 采用非牛顿物系功率特性实验研究结果及分析
• 5.1.3 采用非牛顿物系时混合特性研究
• 5.1.4 采用非牛顿物系研究小结
• 5.2 采用牛顿流体物系进行实验结果
• 5.2.1 宏观混合特性研究
• 5.2.2 功率特性的研究
• 5.2.3 混合特性研究
• 5.3 小结
• 第六章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 附件