新型外循環(huán)撞擊流反應(yīng)器混合特性研究.pdf

1、外循環(huán)撞擊流反應(yīng)器(ECISR)是一種具有優(yōu)良混合特性的新型反應(yīng)器。本課題組佘啟明在外循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的冷模實(shí)驗(yàn)裝置上,實(shí)驗(yàn)研究了該反應(yīng)器的宏觀混合和微觀混合特性。本論文改ECISR的撞擊區(qū)為倒錐形,有效容積為132L,研究分析了射流管間距a、撞擊流速v等因素對(duì)該反應(yīng)器的宏觀混合和微觀混合特性的影響。
　　 在宏觀混合特性研究實(shí)驗(yàn)中,采用電導(dǎo)法,以水為介質(zhì)、KCl飽和溶液為示蹤劑,測(cè)定撞擊區(qū)的進(jìn)、出口濃度分布以及整個(gè)外循環(huán)撞擊流

2、反應(yīng)器的混合時(shí)間和循環(huán)時(shí)間,并通過(guò)多釜串聯(lián)模型模擬出口濃中度分布曲線(xiàn),計(jì)算相關(guān)模型參數(shù),即平均停留時(shí)間和釜數(shù),描述了撞擊區(qū)的流體流型,分析了射流管間距和撞擊流速對(duì)撞擊區(qū)和反應(yīng)器的宏觀混合的影響。結(jié)果表明:(1)多釜串聯(lián)模型模擬出口濃中度分布與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合；(2)同一射流管間距下,撞擊流速增大,模擬釜數(shù)和平均停留時(shí)間減小,射流管間距減小,平均停留時(shí)間減小,但對(duì)釜數(shù)影響較小:(3)停留時(shí)間分布主要受撞擊流速影響。增大流速至2.0m/s,撞

3、擊區(qū)的流體特征越接近全混流,有利于促進(jìn)撞擊區(qū)中的宏觀混合過(guò)程；(4)射流管間距為120mm時(shí),混合時(shí)間最短,宏觀混合效果好；(5)循環(huán)時(shí)問(wèn)不受射流管間距的影響,而是隨撞擊流速的增大而減小。
　　 在微觀混合特性研究實(shí)驗(yàn)中,以碘化物-碘酸鉀的平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)為工作體系,用分光光度計(jì)對(duì)副產(chǎn)物濃度進(jìn)行測(cè)定,計(jì)算其分隔指數(shù),考察了不同的進(jìn)料時(shí)間、射流管間距、撞擊流速對(duì)該反應(yīng)副產(chǎn)物分布的影響。研究結(jié)果表明:(1)進(jìn)料時(shí)間超過(guò)其臨界值30min

4、,再延長(zhǎng)進(jìn)料時(shí)間,Xs幾乎無(wú)變化,可以排除宏觀混合的影響；(2)射流管間距a=120mm,副產(chǎn)物收率Xs最低,微觀混合效果較好:(3)對(duì)于小的撞擊速度,射流管間距對(duì)分隔指數(shù)的起主要作用,減少射流管間距能顯著降低分隔指數(shù)；(4)對(duì)于較大射流管間距,撞擊速度對(duì)分隔指數(shù)影響越大,增大撞擊速度能顯著降低分隔指數(shù)；(5)根據(jù)湍流理論計(jì)算反應(yīng)器微觀混合時(shí)間7ms～60ms,這遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的攪拌槽反應(yīng)器,并驗(yàn)證了tm正比于Xs;(6)通過(guò)湍流模型計(jì)算特