假塑性流体搅拌槽内停留时间分布.pdfVIP

第 25卷第 1期 化学反应工程与工艺 Vol25，NO l 2009年 2月 ChemicalReactionEngineeringandTechnology Feb．2OO9 文章编号：1OO1—7631(2OO9)Ol—O18一O5 假塑性流体搅拌槽 内停留时间分布 何庆 阳 黄雄斌 (北京化工大学化学工程学院，北京 10OO29) 摘要： 在直径 50omm和高35Omm的无挡板半球底有机玻璃槽 中，采用 45。斜 叶桨研究 了流量 、搅拌 功率、全槽平均表观粘度和物料流变特性对停 留时间分布 (RTD) 的影 响。结果表 明，对于假塑性流体 (流变指数为O．654)和牛顿流体 ，流量对 RTD的影响两者差别不大 ，搅拌功率的增加更容易改变假塑性流 体的RTD，使其更趋于全混流}对于牛顿流体 ，当搅拌功率大到一定程度后 ，再增加搅拌功率收效不大 。 假塑性流体的相对全混釜数随着全槽平均表观粘度 的增加而增加，在全槽平均表观粘度相同时，假塑性流 体的相对全混釜数大于牛顿流体 ；随着流体假塑性的增强，假塑性流体与牛顿流体相对全混釜数的差值显 著增大。 关键词 ： 停 留时间分布 ；假塑性流体；搅拌功率 }流变指数 中图分类号 ： ．I、Q052 文献标识码 ；A 物料在搅拌槽中的停 留时间分布 (RTD)是表征搅拌槽性能的重要参数 ，它反映了料液在搅拌 槽 中的混合和流动状态。前人对搅拌槽中RTD的研究多集 中于牛顿流体 ，对非牛顿流体的研究报道 尚不多见 。董红星等[1采用脉冲示踪法研究了水在直径O．12m和液位O．16m 的搅拌槽 中的RTD， 结果表明，当流量为 4OL／h，转速介于 6O0～1O0Or／min时，当量全混釜数随着转速的增加而减少； 对非牛流体 RTD的研究大多集中于挤 出机中，且对物料流变特性的考察很少 。Seker[2]研究了高水分 淀粉在单螺杆挤出机中的RTD，发现当螺杆转速介于 9O～190r／n1in，淀粉含水量介于28．5 ～41．2 时，RTD峰宽以及流型随着淀粉含水量的增加变化不大。本研究从流量 、搅拌功率、全槽平均表观 粘度和物料流变特性四个方面来研究假塑性流体在搅拌槽中的RTD，以期得到这些参数对假塑性流 体搅拌槽中RTD的影响规律 ，为工业设计提供参考 。 1 实验部分 1．1 实验装置 实验装置如图 1所示 。搅拌槽为直径 (D) O．5m的圆柱形有机玻璃槽 ，半球底封头 ，槽内 液位高度与槽径 比为0．7，搅拌器为双叶片的 45。斜叶平桨 ，桨 叶直径 ((z)为O．35m。桨叶 距槽底的距离 (C)为O．18m。实验时保证储罐 中料液量为搅拌槽中料液的3倍 ，以满足实验精 图 1 实验装置 度 。实验用电导法测定了低粘度羧甲基纤维素钠 Fig．I Schematicdiagram ofexperimentalsystem (CMC)水溶液 (见表 1中 1物料)和糖浆溶 1，7一st。ragetank；2，6一rubbe卜tubepump；3一agitator； 液 (6物料)的RTD，考察了流量和搅拌功率 4一torquetransduce ；5一stirredtank 收稿 日期 ：2008—11一l1；修订 日期 ；2008—12—28 作者简介：何庆阳 (1983一)，男，硕士研究生；黄雄斌 (1959一)，男，研究员，通讯联系人。E-mail：huangxb@mail．buct．edu．cn 第 25卷第 1期 何庆 阳等 ．假塑性流体搅拌槽内停留时间分布 19 的变化对 RTD 的影响。用颗粒示踪法测定 了高粘度 CMC水溶液 (2#～4 物料)和糖浆溶液 (7 ～9物料)的 RTD，考察了全槽