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毕业论文网 > 文献综述 > 化学化工与生命科学类 > 制药工程 > 正文

新型搅拌桨功率准数与搅拌雷诺数关系研究文献综述

 2020-04-07 15:41:37  

一.课题目的

机械搅拌反应器作为反应器中的一种,广泛应用于石油、化工、医药、农药、染料、肥料、食品等领域,它有通用性广、适应性好等特点。搅拌器是机械搅拌反应器中最主要组成部分,其主要作用是使两种或多种不同物质在彼此间相互分散,从而达到均匀混合;也可以加速传热和传质过程。随着生产规模的扩大,对搅拌器提出了更高的要求。

在发酵罐内,混合、传热和传质对菌体生长和产物的合成有重要作用。搅拌器是搅拌式发酵罐中的关键部件,涉及到发酵罐内的混合、传热和传质等过程,其性能的好坏直接影响到发酵产物的得率,生产项目的经济性。而目前国内外许多公司和研究机构都在研究新型搅拌器,以期开发出传质混合效果更好,同时又更节能的搅拌器。在搅拌器性能的研究中,功率准数是表征搅拌器性能的重要参数,不同大小的功率准数反映了搅拌器功率的消耗情况,同时在搅拌器的设计、放大过程中,功率准数是一个重要参数。

本课题拟以六直叶圆盘涡轮桨作为研究对象,在300L搅拌罐中对其进行功率准数的测定,研究内容包括:改变搅拌雷诺准数的方法研究,不同质量分数CMC溶液粘度的测定,测定功率准数并绘制功率准数曲线。

二、搅拌器分类及研究历史

按不同工况条件分类,常用搅拌器可分为桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺带式。近年来随着相关产业的需求,越来越多的新型高效搅拌器被开发出来,并得到运用,主要有以下几类:(1)新型轴向流搅拌器(2)新型径流式搅拌器。(3)新型宽粘度域搅拌器(4)新型卧式搅拌设备(5)处理高粘度流体的搅拌设备[1, 2]。

在轴流搅拌器方面,全球著名的美国莱宁公司开发了A310搅拌器,其叶轮由钢板按一定规律弯曲而成,且叶片可拆,易于较大型叶轮的装配。A310搅拌器比传统45#176;折叶涡轮节能50%。莱宁公司还开发了一系列高效节能轴流搅拌器,如A315搅拌器、A6000搅拌器,这些搅拌器有一个共同特点,叶片倾角随径向距离不同变化,在这点上与船舶推进器相同。Maxflow 搅拌器同样为凯米尼尔开发,其泵液效率比传统轴流搅拌器提高10%以上,适用于固体悬浮搅拌操作条件。

径向流搅拌器常用于气液相搅拌过程。20世纪80年代以来,世界各大公司开发了各种新型圆盘涡轮,例如第二代半圆管圆盘涡轮、第三代抛物面圆盘涡轮等,这些新型搅拌器具有非常高的气体分散能力,与第一代搅拌器相比,功耗有较大下降。在好氧生物发酵过程中,这些新型圆盘涡轮通常与轴流搅拌器搭配使用组成高效的搅拌系统,使气体在罐内能良好分散[3-5]。目前常见的几种径向流搅拌器,D-6搅拌器为第一代径向流圆盘涡轮,通用性好,最常见于气液分散环境中。CD-6圆盘涡轮为凯米尼尔公司研制的第二代径向流圆盘涡轮,其叶片为半圆管形,这样的外形能有效抑制叶片后气穴的产生,其最大气体分散能力约为D-6圆盘涡轮的2.4倍。BT-6搅拌器是凯米尼尔公司研制的第三代径向流圆盘涡轮,其叶片弯曲曲线呈抛物线或半椭圆形,其最大气液分散能力约为D-6搅拌器的6倍,在载气时功率降小于CD-6搅拌器,传质能力比CD-6提高约10%,且对粘度的敏感度要低于其它搅拌器[6, 7]。

三、功率曲线

1. 功率准数#8212;雷诺准数关系曲线

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