国内外反应器内流体力学特性研究现状究概述
时间:2018-03-24 21:22 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 60年代到80年代，流体混合技术有了较快的发展，这期间的研究重点是通过实验研究搅拌桨在不同体系中的搅拌功率、混合时间等宏观量，由此积累设计经验，建立一些经验关联式来预测混合体系。1971年，Paul和Treybal[11]通过实验研究了混合过程对竞争串联反应产率的影响。之后，Bourne.J.R[11]在混合的理论研究方面作了大量的工作。他和Hilber通过实验研究了搅拌反应体系中竞争串联反应的临界加料时间与釜体几何特性的关系，同时考察了加料时间和加料口数量对产率的影响。他同Kut等人在常用的萘酚和对氨基苯磺酸重氮盐的反应的基础上，引入了扩展的反应系统，通过分光光度测定法表明该扩展系统适用于高能量耗散速率体系。此外，他和Baldyga还分别对宏观和微观等不同尺度上的混合对反应的影响进行了研究，研究了体系粘度、加料装置等因素对搅拌反应器的影响。20098 一些研究者对搅拌釜内宏观特性进行充分的研究，可以给出定性化判据和标准。但其经验性较强，依赖于小规模实验结果，不能预测真实过程中各种场及搅拌釜内的过程特性，因此很难向几何参数、操作条件不同的过程推广。再者，宏观特性忽略了釜内流动的局部信息，而对于快速反应过程或粘质反应体系，反应进程主要取决于搅拌釜内的局部微观混合状态，不了解局部流动信息就不能掌握这类反应器设计的关键。对局部流动和混合信息的了解不仅有助于改善整个过程的产率，减少副产物，还能够指导反应器的设计，使其效率更高[11]。 流体混合技术在60年代到80年代间得到迅猛发展，其研究重点主要是对于常规搅拌桨，在低粘和高粘的非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功率、混合时间等宏观量进行实验研究，积累了大量的设计经验和关联系。 进入20世纪90年代，人们清楚的认识到，准确的描述和模拟均相、非均相混合过程以及复杂的混合与反应耦合的过程，为混合设备的设计和放大提供了理论指导，是混合技术的一个重要的发展方向。新的测量和模拟技术的应用使混合技术进入了新的发展阶段。这将直接有助于设计更加安全和优化的过程设备、提高过程效率和降低失败风险，并最终提高反应产率。 搅拌槽内的流动是三文和高度不稳定的湍流，脉动和随机湍流给流速测量带来了很大困难，早期使用的刘昌测量方法如毕托管、热线和热膜风速仪等，都由于将探头插入流场而使流动受到干扰，目前已较少采用。80年代以来，国内外开始运用激光多普勒测速仪LDV来测量搅拌槽内流场。激光多普勒测速仪是一种很有效的流场测量手段，它实现了流场的非接触测量，对流场不造成任何干扰，可同时测量三文速度分量，空间分辨率高，动态响应快[12]。 气液两相搅拌反应器的氧传递对生物发酵非常重要。理想的反应器是在最小的功耗下获得最大的传质系数和充分的混合。一直以来,多黏类芽孢杆菌HY96-2 发酵采用的是双层及多层透平组合桨。随着发酵过程的进行,由于产生多糖,体系黏度增加,体系供氧情况严重恶化,甚至处于“零”氧状态,不利于发酵的正常进行;而采用径向流与轴向流桨组合，搅拌时釜内不会出现分区,气体分布较均匀, 全釜混合较好,当体系黏度增大时,由于体系混合充分、均匀,供氧情况将有所改善,不会出现严重缺氧情况,有利于发酵的正常进行[1 (责任编辑：qin) |