聚合釜传热性能的实验研究及数值模拟

基于CFD模拟与传热实验相结合的方法对5 L夹套聚合釜的传热性能进行研究。建立聚合釜的液固耦合稳态传热模型,获得釜内流体、夹套内流体及金属固体域内温度分布。开展传热实验对模拟结果进行验证,各对比点温度的最大相对误差在1%~5%范围内。通过模拟获得釜内外壁面传热系数及总传热系数,并关联出釜侧及夹套侧Nu的经验式。结果表明:釜内流体温度分布方差始终在0.002以下,固体域内和传热边界层温度梯度较大,传热边界层厚度约3.8 mm;实验范围内,入口温度和反应放热量对釜内温度的影响显著,入口流速次之,搅拌转速影响最弱;夹套侧传热系数远小于釜侧传热系数,提高夹套侧传热系数是提升传热性能的关键;实验用聚合釜外表面散热量与内外温差呈正比,比例系数约为3.031 W·K^-1。

淤浆聚合釜中三种桨型固液分散性能的比较

为考察淤浆聚合釜桨叶形式及转速对釜内液固分散性能的影响,建立了锥形釜体内锚式桨、螺带桨和斜叶桨的固液分散计算流体力学(CFD)模型和冷模实验.3种桨型的模拟扭矩与实验值平均误差在10%以内,模拟所得浓度场与摄像实验所得的固含率分布规律一致,模拟结果较为可靠.研究结果表明:搅拌功率随转速增大而增加,相同转速下三者功耗从大到小的顺序为锚式桨、螺带桨和斜叶桨;相同雷诺数(Re)下三者固液功率准数从大到小的顺序为斜叶桨、螺带桨和锚式桨;达到相同的浓度场方差的功耗从大到小的顺序为锚式桨、螺带桨和斜叶桨.以特征线上浓度分布行为判定,3种桨型均存在混合程度的临界转速;以浓度场方差为量化指标,3种桨型均存在最优固液分散转速.结合两者,锚式桨的实际操作转速推荐范围为120~480 r/min,螺带桨为240~600 r/min,斜叶桨为120~600 r/min.