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离子液体多相搅拌槽的实验研究与数值模拟; Experimental and Numerical Study on Multi-phase Flow in Stirred Tanks with Ionic Liquid
欧阳再龙
学位类型硕士
导师张锁江 ; 张香平
2015-04
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业化学工艺
关键词欧拉多相流模型 群平衡模型 搅拌反应釜 离子液体 气-液-固三相流
摘要作为一种强化混合设备,多相搅拌反应釜在化工、冶金等行业具有广泛的应用。为了更为深入地了解搅拌过程中流场及混合质量等特性,采用计算流体力学(CFD)方法对上述特性进行描述分析。 本文采用欧拉-欧拉方法对多相搅拌体系中气泡行为及颗粒悬浮进行了模拟研究,并与实验结果进行对比,以验证模型的正确性。主要研究进展和成果如下: (1) 离子液体(ILs)作为一种新型介质,在二氧化碳(CO2)转化生成可利用的化学品及燃料过程中,有着很大的应用潜力。因此,本部分工作对CO2-IL气液两相单层搅拌体系进行了研究。为了更准确地描述气泡行为,将群平衡模型与欧拉双流体方法进行耦合,引入针对离子液体体系的气泡曳力模型及改进的气泡聚并模型,着重考察离子液体搅拌过程的流场及转速、温度、通气量对气含率、气泡尺寸分布、相界面积分布等相关特性的影响。通过计算预测和实验验证,发现对高粘度离子液体体系,气泡的聚并过程在气泡行为中占主导地位,且转速对气泡分散及气泡尺寸的影响最为明显。 (2) 作为甲基丙烯酸甲酯(MMA)两步法合成工艺的核心,气-液-固三相搅拌反应过程发挥着至关重要的作用。本部分工作采用欧拉多相流模型对此气-液-固三相搅拌体系的流场及固相悬浮性质进行了深入的研究。模拟结果表明,固含率的增加对流场的影响较小,而气体的引入则会导致两桨之间流场的削弱以及流场循环域大小的明显变化。结合流场分析,发现气相对固相分布的影响集中在未悬浮状态。另外,采用标准偏差法对固体颗粒悬浮进行评价, 发现通气前后的临界悬浮转速相差较小,且当搅拌转速大于临界转速后,两者的颗粒悬浮质量基本一致。 关键词:欧拉多相流模型,群平衡模型,搅拌反应釜,离子液体,气-液-固三相流
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20301
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
欧阳再龙. 离子液体多相搅拌槽的实验研究与数值模拟, Experimental and Numerical Study on Multi-phase Flow in Stirred Tanks with Ionic Liquid[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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