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在食品、化工等各种工业生产过程中,高黏假塑性流体是一种较为常见的物系。与牛顿流体相比,由于粘度高,特别是剪切变稀的特点,使得高黏假塑性物系的混合、传热比牛顿流体要困难得多,因此,进行高黏假塑性物系传质、传热的强化研究具有重要意义。浓度较高的黄原胶溶液是一种典型的高黏假塑性流体,本文采用黄原胶溶液作为研究物系,在机械搅拌式反应釜中进行传质、传热研究。搅拌桨主要采用最大叶片式桨(MI)、改后的最大叶片式桨(MMI),并在反应釜中引入热管以期达到提高传热速率的目的。本研究全面考察了不同型式、尺寸的搅拌桨在不同通气速率、转速下传质、传热性能。并对引入热管的反应器(MMIH,8根水平热管与改后的最大叶片式桨的组合)的传热性能进行了研究。同时测定了不同情况下的温度分布。 实验研究在自行设计的不锈钢反应器内进行,反应器直径315mm,高660mm,体积50L,带环形夹套。在研究热管对传热影响时,为满足热管安装需要,在最大叶片式桨的叶片上进行开口,开口之后的桨称之为改后的最大叶片式桨。 为研究开口对桨的混合性能的影响,首先考察了最大叶片式桨和改后的最大叶片式桨的功耗、气含率和氧传递系数等参数的影响因素和变化规律。 传热研究中,主要考察了最大叶片式桨、改后的最大叶片式桨以及8根水平热管和改后的最大桨的组合3种不同搅拌系统对反应器传热效果的影响;并且考察了搅拌转速、通气速率对反应器内传热系数和温度分布的影响。 通过考察16种不同结构尺寸的最大叶片式桨在不同体系中功耗和转速,拟合出了最大叶片式桨的功率常数Kp和ks,为估算搅拌器搅拌功率提供了基础。 本实验对类似高黏体系的传热研究有一定帮助,同时50L反应器内的传热研究为反应器进一步放大提供了依据。