第10卷第1期 2010年2月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
用2D-PIV方法研究固-液方形搅拌槽内液相瑞流
刘心洪，黄雄斌
江涵，：
(北京化工大学化学工程学院，北京100029)
Vol.10 No.1 Feb.2010
摘要：采用粒子图像测速和分析技术，研究了固-液方槽体系中液相满流特性，测得固体颗粒浓度从0增加到0.9%() 时，液相在叶区和近壁区的瑞流流场分布.结果表明，随固体颗粒浓度增加到0.9%()，液相轴向平均速度持续减小，在桨叶区其衰减幅度Av与固体颗粒浓度C的关系为vαcCa.776，近壁区为△vαC1.474.桨叶区满流动能分布较复杂，与单相相比，固体颗粒浓度从0增加到0.5%)时，瑞流动能增强：固体颗粒浓度从0.5%增加到0.9%@)时，瑞流动能减小，在整个测量区域，随固体颗粒浓度增加，平均端流动能呈减小趋势，拟合平均渊流动能示与固体颗粒浓度的关系为/vαC-0.073，平均滞流动能耗散率呈增长趋势，拟合平均滞流动能耗散速率忌与固体颗粒浓度的关系为D'")αC
关键词：PIV方法：圈-液搅拌精：瑞流动能：瀚流动能耗散率
中图分类号：TQ027.2 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)01-0001-09
电导法、LDV等方法所测局部三维速度能真实反映局
固液搅拌是一种极为常见的单元操作过程，广泛应用于化学工业、石油化工、生物工程、制药工程、材料及食品加工中，像固体结晶、分解、晶体生长的一些单元操作，包含了微观混合和质量迁移等过程，很大程度上依靠的是系统的瑞流，固-液两相滞流比单相滞流复杂得多，它既有分散相的颗粒，又有连续相的液体，且相互作用、相互影响，随加入固体颗粒浓度不同，液相的流动能(K)、瑞流动能耗散率(e)和流场分布等都会改变，因此有必要深入研究固体颗粒存在时液相的瑞流特性.
随着测速方法的进步，固-液两相流的研究也越来越多，文献中报道研究固-液两相流的方法主要有电导法、相多普勒测速仪(PhaseDopplerVelocimetry,PDV)、激光多普勒测速仪(LaserDopplerVelocimetry，LDV)、粒子图像测速仪(ParticleImageVelocimetry，PIV)等， Guiraud等)用相多普勒测速仪(PDV)测量了两相流的搅拌悬浮速度，固体颗粒浓度为0.5%().李良超等[3)、朱峰等4用双电导电极探头方法，对CBY桨搅拌槽中固-液两相流近壁区局部液相速度进行了研究，固体颗粒浓度小于5.4%().Virdung等[5]用LDV研究了固体颗粒浓度为1%~9%()时液相流均方根速度(RootMean Square，RMS)的变化.Unadkat等]以荧光粒子作示踪剂，用PIV进行了斜叶涡轮桨的固-液悬浮搅拌实验，其中固体颗粒浓度不超过0.5%()，比较了固体颗粒加入前后液相的均方根速度、流动能和耗散率等的变化
部流场变化，但有其局限性，如电导法探针对流场测量有一定扰动，且只能测量平均速度：LDV方法是单点测量，无法对全槽滞流情况进行很好的分析，PTV方法具有不干扰流场、精度高、响应快等优点，成为漏流测量的首选.目前常用的PIV方法有二维PIV(2D-PIV)和三维PIV(3D-PIV).2D-PIV比3D-PIV少测了一维速度，在某些测量区域其绝对值没有可比性，但相对值可以比较，且具有很高的参考价值.2D-PTIV应用较广泛，技术相对较成熟，2D-PIV对全槽均采用各向同性假设(7-9， 3D-PIV技术应用较少[1e,m)
文献中固-液两相流搅拌研究大多采用圆槽，方槽报道较少；径向流搅拌桨较多，轴向流搅拌桨较少.本实验采用方形槽并配以更适合固体悬浮的轴流型搅拌浆(12).目前，用PIV方法研究固-液两相流滞流动能和耗散率的文献不多，且固体颗粒浓度一般在0.5%()左右.本工作采用2D-PIV方法，以单相流为基准，比较揽拌槽内充分瑞流时两相流的液相速度、满流动能及满流动能耗散率相对于单相流的变化，固体颗粒浓度达 0.9%()，研究结果可作为相关研究与设计的参考。
实验 2
2.1材料与实验装重
本实验采用平底透明有机玻璃方槽，槽边长设为T，
内部底面尺寸为220mmx220mm，配置单层CBY型轴流下压式搅拌桨(见图1)，桨径D=135mm，液位高度 H=T.为保证测点位置分散相都能离底悬浮，搅拌桨中
收穗日期：2009-10-21，修回日期：200912-24
基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)基金资助项目(编号：2007CB714304)
作者简介：江涵(1982-)，女，江苏省镇汇市人，债上研究生，化学工程与技术专业，研究方向为流体流动与混合，E-mail:jianghan-821@126.com；
黄雄试，通讯联系人，Tel:010-64418267,E-mail:huangxb@mail.buct.edu.cn 万方数据