多層槳攪拌槽內的氣液傳質模擬研究.pdf

1、氣液攪拌反應器廣泛的應用于化工中的各個領域，而氣液傳質是許多工藝過程中的關鍵控制因素，密切關系到產品的質量與產量。而近年來，隨著氣液攪拌反應器逐漸向大型化發(fā)展，其配備的攪拌槳越來越多的使用多層槳的結構，因為多層槳的使用有利于攪拌器輸入的能量在反應器內部按需分配，并且可以按照具體要求而使用不同功能的組合形式，來實現有利于實際過程的流體循環(huán)。隨著計算機技術與計算流體力學(CFD，Computational Fluid Dynamics)的發(fā)

2、展，利用計算機對反應器內氣液相互作用進行模擬計算正成為氣液攪拌反應器科學合理放大的一種高效手段，可以脫離實際實驗而對實際工業(yè)過程進行估測。
　　本文采用CFD數值模擬的手段，使用CFX軟件對于配有三層組合攪拌槳(底槳為HEDT,上兩層槳為WHU)的氣液攪拌反應器進行模擬。模擬中分別以水與空氣作為液相和氣相，重點考察了不同的模擬計算方案與不同的傳質模型相結合的情況，研究了單位質量功、總體氣含率與容積傳質系數之間的關系，并與實驗值進行

3、對比，探索影響反應器內傳質性能的因素，并以此歸納出最優(yōu)的模擬計算方法并對這些方法做出比較與評價。
　　對于單位質量功，不同的模擬方案與實驗值對比的平均誤差在2.5％左右;而對于總體氣含率的計算結果有一定的偏差，平均誤差在14％左右，容積傳質系數的平均誤差則在12％左右。模擬計算的相對誤差在可接受的范圍之內，可以為工業(yè)放大提供一定的參考。
　　在氣液攪拌反應器中，輸入功率較大、氣液相互作用強烈的區(qū)域，對于氣液相界面積及傳質系數

4、都有著增強的作用，因而具有較大的容積傳質系數。
　　研究中采用了四種模擬計算方案與四種傳質模型相互結合來進行研究，從中歸納出了四種最優(yōu)的組合計算方法。四種方法各有優(yōu)劣，具有不同的適用方位:采用低精度的標準k-ε模型與小渦模型的計算方法有著不錯的準確度且計算簡單，但在局部量的分布預測時存在一定的問題;采用高精度的標準k-ε模型與速度滑移模型的計算方法對于容積傳質系數的計算準確度最高但是計算其它的參數時偏差較大;采用RNG k-ε模型