论文摘要
脉冲筛板柱的生产能力与萃取效率受到柱内两相流体力学因素的强烈影响,而分散相液滴直径及分布作为主要的影响因素之一,对生产能力和萃取效率有直接和间接的作用,是脉冲筛板柱设计、优化的基础。本文应用照相法测取了内径为38mm的标准脉冲筛板柱中,以30%TBP（0K）-水为体系时,各操作参数下的分散相液滴直径,并系统地研究了连续相表观流速、分散相表观流速、流比、脉冲强度等操作参数对分散相液滴直径及其分布的影响。在此基础上,运用Fluent软件对脉冲筛板柱中两相流体力学特性进行了研究。实验结果表明：在乳化操作区,连续相表观流速、分散相表观流速、脉冲强度增大都会导致液滴直径减小；流比对液滴直径的影响与流比的变化方式有关。通过定性比较发现：分散相表观流速比连续相表观流速对液滴直径的影响小,但两者对液滴直径的影响均小于脉冲强度对液滴直径的影响。在拟合液滴直径计算式时采取了两种处理方法,第一种是忽略了连续相表观流速、分散相表观流速和流比的影响,只考虑了脉冲强度的影响,得到的液滴直径计算式为d32=97.51×（Af）-0.86；第二种则全面考虑各操作参数对液滴直径的影响,得到的液滴直径计算式为d32=177.68×Vc-0.09Vd-0.07（Af）-0.87。这两种处理方法得到的计算式都能较好地预测实验值,偏差均在±20%以内。由于第二种处理方法全面分析了各操作参数的影响,其得到的液滴直径计算式的计算精确度比第一种的好。对于液滴直径分布,由于操作参数不具有正交性,故从118组数据中随机抽取了12组操作状态。通过对每组操作状态下的液滴直径数据作图,经分析、比较得出,正态分布函数能准确地描述液滴直径分布特征。Fluent是计算流体力学的专门软件之一,故可将其应用于脉冲筛板柱中分散相液滴直径分布、连续相和分散相表观流速分布与体积分布等流体力学特性的模拟。分散相液滴直径分布的模拟结果表明,随着柱高的增加液滴直径的大小与分布趋于均匀,这与实验所观察到的现象一致。两相表观流速与体积分布的模拟结果,除了能在大体趋势上与实验现象较好地吻合,还能很好的模拟壁面和筛板等细节处的流体力学特性。通过实验研究明确了各操作参数对液滴直径的影响,并提出了计算液滴直径的两个关系式。液滴直径分布的研究证实,操作参数不会影响其分布,而且这种分布呈正态分布。Fluent对脉冲筛板柱中流体力学特性的模拟结果证实,Fluent是研究脉冲筛板柱水力学性能的有力工具。实验研究与计算机模拟相结合,提高了脉冲筛板柱的研究水平,为脉冲筛板的优化与放大作了有益探索。
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标签：脉冲筛板柱论文; 液滴直径及其分布论文; 照相法论文; 模拟论文;