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多层搅拌桨在高粘假塑性流体中传热传质性能的研究-化学工程专业论文

万方数据 万方数据 烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名: 日期: 年 月 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:按照 学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本 和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或 其它复制手段保存论文;在非必威体育官网网址的论文范围内,学校可以公布论文的部分或 全部内容。 (必威体育官网网址论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 摘要 高粘假塑性流体是生产生活中常见的流体,具有剪切变稀的特点。在工业 生产过程中高粘假塑性流体的混合及传热、传质比牛顿流体要困难得多,影响 了产品质量和生产效率,因此,如何强化高粘假塑性体系的混合成为当前研究 的重要内容。目前,在气液固三相中,国内外对高粘假塑性流体的研究较少, 其中比较典型的过程是黄原胶的发酵过程。黄原胶发酵中,随着发酵的进行, 发酵液的粘度逐渐增加,发酵液呈现高粘假塑性流体的特点。黄原胶的发酵是 好氧型发酵过程,反应器内氧气的供应以及热量的移出关系到发酵产品的质量 和产量。因此,开发适应上述工艺要求的混合搅拌设备具有重要意义。 实验前期的研究发现,对于以黄原胶溶液为代表的高粘假塑性流体的搅拌 过程,最大叶片式桨的混合及传质性能较好,但是在工业实际放大过程中,反 应器内换热系统的安装困难。因此, 本文采用尺寸较小的 标 准 涡 轮 桨 (DT1)、改进涡轮桨(DT2)、轴流桨 A315 组合成不同型式的多层桨,在冷 模反应器中对多层桨在不同转速、不同通气量下传质系数、传热系数、搅拌功 率、温度分布等进行研究,以确定适用于高粘性流体的混合及传热、传质过程 并有利于反应器放大的多层搅拌桨型。 实验表明,组合桨中轴流桨作用方式不同对传热和传质的影响不同;而采 用不同尺寸的圆盘涡轮桨对传热、传质的影响也不同。就轴流桨作用方式而 言,DT1+A315+A315(上提)传热系数大于 DT1+A315+A315(下压) 的,但 是,DT1+A315+A315(下压)的传质系数大于 DT1+A315+A315(上提)的; 就不同尺寸的圆盘涡轮桨而言, A315+DT2+A315 传热系数大于 A315+DT1+A315 的。A315+DT1+A315 传质系数大于 A315+DT2+A315 的。总 的来说,A315 上提式作用方式有利于传热;A315 下压式作用方式有利于传 质;小圆盘直径的涡轮桨有利于传热;大圆盘直径的涡轮桨有利于传质。 通过多层桨与最大叶片式作用下的传质系数、传热系数及功率的对比发 现:在同样单位体积功耗下,A315+DT1+A315 组合桨的传热及传质系数均明显 大于最大叶片式桨,这表明,如果合理地安排多层桨组合形式,多层桨在传 质、传热方面的性能能够比最大叶片式桨更好,完全可以作为反应器放大使用 的桨型。另外,本实验结果对其他高粘体系的混合研究有一定参考价值。 关键词:黄原胶溶液;多层桨;传热;传质;功率 I Abstract Pseudoplastic fluid with high viscosity is a kind of common in most production and living, which has a shear thinning characteristic. It is more difficult for mixing, oxygen transfer and heat transfer of pseudoplastic fluid than Newtonian fluid in the industrial production process. The degree of mixing affects product quality and production efficiency. Therefore, how to strengthen the mixing of pseudoplastic fluid with high viscosity becomes an important part of current research. Despite its importance, the domestic and foreign research is relatively few in th

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