试析振荡流反应器流动特性研究

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1、加介次掌硕士学价飞位飞月岁论文论文题目作者姓名指导教师学科专业化学工程所在学院材料与化学工程学院提交日期一一摘要振荡流反应器是一种应用活塞或振动膜使液体在内设挡板的筒体中进行往复运动的新型装置，振荡流和中空挡板是其两个关键的，由于两者的因素存在，极大的改变了反应器内部的流动特性。本文在建立振荡流反应器装置下完成粒子成像定性研究流动特性实验和停留时间分布实验。。应用粒子成像技术考察不同振荡雷诺数和斯特劳准数下振荡流反应器的流动模式变化规律，通过比较分析将实验结果分成三类在低振幅一，，时反应器内流体不生成旋涡主流体从挡板中心近似竖直，一向上流其中的流体微团随振荡流做扰

2、动当振幅增大怜，，时腔室内上下挡板边缘都出现漩涡而腔室中心位置混合程度没有腔室顶部，一或底部强且情况下整个腔室内布满大小不同的漩涡，，整个腔室类似全混。漩涡的位置和体积都在不断变化釜，将根据粒子成像定性研究流动特性实验的分析结果不同振荡条件下的流，，，动模式分成三种类型从基本流体力学方程出发分别建立流动模型在振幅二一一一为振幅为时应用轴向扩散模型在振幅为一且振荡雷诺数为以上的区域建立带有腔室级间返一混和二次流区的多级串连全混釜模型在振幅为一的区域内建立带有腔室级间返混、腔室内全混釜返混和二次流区的多级串连全混釜模型。模型计算结果与停留时间分布地实验结果能较好地符合

3、，说明上述根据不同的振荡条件而应用不同的流动模型的方案具有可行性。关键词振荡流反应器流动特性停留时间分布、粒子成像流动模型，一，一勿，一，一，一一，一，一一，，一，初，一一，，水以、目录”“““”二””””””二””““““二”“””“”””“二“””“““”“”““第一章绪论…………，，︸心，，扭︸凡、引言……………，二，，…，，，，，，…，、…振荡流反应器…………………………，二研究目的和工作……，本文组织…………，二“”二”“””””””””“““二”“”二“““…““…“”…第二章的研究发展概要………引言……基础研究……新应用领域……，……反应器工程……巧

4、……，……小结““““”“““二““二”””“二““”二””…“”二””””……第三章数学建模和遗传算法寻优，……引言……，一，建模的一般方法与步骤……………………，……遗传算法寻优，小结…………””“““““““““…“““二““二”””“二“““…”””二”“”…“””“第四章实验部分……引言……停留时间分布实验系统……粒子成像研究流动特性实验系统……小节……，……，，，………二第五章实验结果和分析………引言……粒子成像研究流动特性实验……停留时间分布实验结果……，……，……停留时间分布实验结果分析……引，小结…………“””““”二”“…””…““”“””二“

5、”二”””第六章流动模型的建立和计算结果分析……，引言…………流动模型的建立……数学模型的求解……模型参数寻优结果……，……结果分析……，……，小结……二”““二“”“”“”““二””“”””“…“””二””“”““”“二””“”二”第七章总结和展望………总结……展望……，……，……二“二”““““”““”““”“…“”二”……““”“二”…“二””…”二“”“””“““”…“”””““致谢…““””“…”””“”“…”“”…“”“”““””“……“二”…”””““”二”“文献参考………………第一章绪论第一章绪论目口己当「〕反应器的开发大致有下述三个任务根据化学反

6、应的动力学特性来选择合适的反应器型式结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化的操作设计根据给定的产，量对反应装置进行设计计算确定反应器的几何尺寸并进行某些经济评价。所谓反应器的特性主要是指反应器内反应流体的流动状态、混合状态以及器内的传热传质性能等，他们又将随反应器的几何结构包括内部构件和几。，何尺寸而异正因为反应器流体在反应器的流动和混合状态十分复杂在反应器内不仅存在浓度和温度分布，而且还存在着流速分布。这不仅会使器内流体，处于不同的温度和浓度下进行反应而且会造成反应流体的微团具有不同的停留时间及不同停留时间的微团之间的混合这种混合通常称之为返混。反应流

7、体由于种种原因会导致在器内或在反应器流出物料中存在停留时间，因。分布而影响反应的转换率器内物料的返混会导致各种不同的停留时间分布如全，混釜反应器内物料的停留时间分布但有停留时间分布的反应器—器内未。，必一定有返混的存在如在管内作层流流动的管式反应器所以返—混，和停留时间分布并不存在一一对应的关系我们无法从反应器内流体的停留时间分布来预测是否有返混以及返混程度的大小。而返混和停留时间分布都会影响反应的转化率和反应的产物分布。通常返混程度的大小是无法直接由实验，所以来测得只有借助模型化的方法来关联和模拟停留时间分布和返混之间的定量关系，以及预测它们对反应的影响。在建立

8、流动模型时