《管式振盪流混合器中液-固兩相流動及傳遞特性》是依託福州大學，由鄭輝東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：管式振盪流混合器中液-固兩相流動及傳遞特性
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭輝東
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，管式振盪流混合器作為一種新型高效的化學反應設備與過程強化裝置受到了廣泛關注，其套用領域也由均相過程向非均相過程擴展。然而，管式振盪流混合器中液-固兩相流的流體力學、固體顆粒分布行為以及傳質和傳熱特性尚有待於進一步深入研究。本項目設計不同構型的管式振盪流混合器，利用DPIV和ERT聯用技術研究在混合器中的液-固兩相流的流體力學，測定固體顆粒對混合器停留時間分布的影響，並結合CFD建立流體流動及顆粒分布的數學模型，從而實現振盪流混合器結構的最佳化設計。同時，通過對傳熱和傳質係數的測定及關聯，弄清管式振盪流混合器中固體顆粒對傳熱及傳質過程的影響規律，從而實現認識含固體顆粒振盪流混合器的放大規律。總之，對處理含有固體顆粒的振盪流混合器的流體力學及傳遞規律的研究，將為實現該過程的工業化套用提供理論基礎。
結題摘要
對於許多化工單元生產過程來說，良好的混合以及優良的傳遞性能是必需的。歐盟會議提出了含固體顆粒加工過程強化面臨的嚴峻挑戰，解決該問題將會降低大量成本、提高產品質量從而提升競爭力。本項目以過程強化為目標，以管式振盪流混合器（OFM）為研究對象，對此類新型強化裝置在涉及固-液兩相複雜體系的化學反應及物理過程中的套用進行研究，建立了相應的實驗和模擬分析方法，對OFM內部流體力學特性研究，傳質傳熱測定，及其工業套用等多方面進行了探索。在對OFM內部傳質傳熱機理及套用研究中，設計了一種能夠實現反應過程強化，降低套用成本的OFM反應器，並成功套用於一個典型固-液體系非均相催化反應——離子交換樹脂催化乙酸異龍腦合成過程。研究了OFM反應裝置對乙酸異龍腦酯合成過程的強化效果及運行規律，基於OFM設計了乙酸異龍腦酯連續合成及乙酸異龍腦酯連續皂化過程的中試方案，並完成了後者的工業化中試試驗，成功建成了年處理量1000噸的OFM乙酸異龍腦酯連續皂化工業化裝置。針對OFM內部複雜多相流動規律特性，建立了用於固-液體系顆粒濃度測定的無侵入式高速圖像分析方法。進一步建立了計算流體力學模型與可視化實驗相結合的研究方法。同時初步建立了結合折射率匹配法（RIM）在OFM中高固含率下的固液多相流粒子成像測速系統（PIV）的可視化分析方法。利用圖像分析法測定了顆粒的軸向分布規律，探究了不同操作條件下對顆粒分布的影響規律。對比測定傳統釜式和管式反應器及新型OFM的停留時間分布特性，測定了OFM中固-液體系的傳熱、傳質特性，研究了振盪流混合器中懸浮運動的固體顆粒對傳熱和傳質過程的影響。利用CFD模擬結合實驗的方式，探究了OFM中的固-液多相流場特性。同時對另一典型固-液過程—結晶過程進行了初步研究，為OFM在固-液兩相的工業化套用奠定了理論基礎。
