多层组合桨搅拌槽内气_液分散特性的研究.pdfVIP

第18 卷第5 期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.5 Vol.18 2004 年10 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Oct. 2004 文章编号：1003-9015(2004)05-0547-06 多层组合桨搅拌槽内气-液分散特性的研究 郝志刚, 包雨云, 高正明 (北京化工大学化学工程学院，北京 100029) 摘 要：在直径为0.476m 的椭圆底搅拌槽中，采用由六叶半椭圆管叶盘式涡轮桨(HEDT)及四叶宽叶翼型桨的上提 (WH ) 及下压(WH )操作组合的六种不同的三层桨，研究了气-液两相体系中的通气功率变化及气含率特性，获得不 U D 同桨型的通气搅拌功率及气含率的关联式；结果表明，底桨为HEDT 的组合桨通气功率下降幅度最小，相同输入 功率时气含率最高，其次为WHD ，WHU 为底桨时气液分散性能最差。因此，适用于气液两相操作的优化组合桨应 以HEDT 为底桨。此研究结果可为工业用多层组合桨气液搅拌反应器的设计提供参考。 关键词：通气功率； 气含率； 气-液分散； 组合桨； 搅拌槽 中图分类号：TQ027.32; TQ051.72 文献标识码：A 1 前 言 由于搅拌反应器在工业中的广泛应用，近三十年来，对搅拌槽内气-液两相分散特性已得到了广泛 研究，所用的搅拌桨类型也由传统的六直叶Rushton 涡轮拓宽到近年来新开发的搅拌桨型如Chemineer 公司的CD-6、BT-6、Maxflo，Lightnin 公司的A315、A340 等。但是，目前的大量研究仍局限于单层和双 [1~5] [6~9] 层搅拌桨 ，对三层或者三层以上搅拌桨的研究比较少 ，并且多数研究仅是针对同一种桨的多层 操作而言，而对往往为实际工业过程所需的由不同桨型构成的多层组合桨的气-液分散特性研究较少。 随着技术进步及工业生产规模不断扩大，实际工业用搅拌槽/反应器的体积趋向于大型化，由于受 [10] 到釜直径的限制，因此实际工业所用的搅拌槽反应器的高径比往往大于 1.5。文献的研究结果表明 ， 对于此类反应器，采用三层桨比两层桨具有明显的优越性。但目前已发表的文献中对三层桨的气-液分 [7] 散特性的研究，多数仍是采用传统的六直叶涡轮桨进行的 ，由于该桨型具有明显的分区特征，对于 全槽的轴向混合极为不利。近年来，在实际的工业应用中大多数高径比较大的搅拌反应器常采用不同 流型的搅拌桨的组合，目前对于不同类型的三层组合搅拌桨的研究不够充分，用于工业设计时可参考 的设计参数或关联式有限，且适用范围较窄。 本工作采用新型的主要用于气-液分散的径向流的六叶半椭圆管叶盘式涡轮(Half Elliptical Disk Turbine, 用HEDT 表示)及四叶宽叶翼型桨(WH) 的上提(WH )及下压操作(WH )方式组成6 种不同的三 U D 层组合搅拌桨，较为详尽地研究了它们在气-液两相体系中的分散特性，并得到了对工业设计有用的通 气功率及气含率的关联式，为工业用多层桨气-液搅拌反应器的设计提供有益的参考。 2 实验部分 实验在圆柱形椭圆底有机玻璃槽中进行，实验装置如图1 所示。搅拌槽直径为T=0.476m ，搅拌槽 中液位高度H=1.8 T，搅拌槽内均匀分布四块挡板，挡板宽45mm ，挡板距槽壁5mm 。 实验采用如图2 、图3 所示两种不同流型的搅拌桨进行组合得到如表 1 所示六种不同组合