过程工程学报 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (7): 753-762.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223305CSTR: 32067.14.jproeng.223305
陈众1, 邱玉清1, 顾成俊2, 王东祥1,2*
Zhong CHEN1, Yuqing QIU1, Chengjun GU2, Dongxiang WANG1,2*
摘要: 转盘反应器利用射流冲击旋转壁形成超重力高剪切薄膜流,广泛应用于材料制备、聚合等领域。考虑流量、转速以及实验物料黏度影响,利用可视化平台,研究了反应器表面不同沟槽结构对液膜流型特征与转变规律的影响,绘制了流动相图,明确了螺旋破碎流型转变条件。结果表明,所有转盘结构中,径向槽盘螺旋波流型分布范围相比最大,且数量越多,维持螺旋流型的流量范围越大。周向沟槽数量增加导致螺旋破碎流型初始形成转速降低,而径向沟槽始终维持在较低转速。随着沟槽数量增加,螺旋破碎流型操作流量范围显著增加,尤其是径向沟槽。径向沟槽盘上螺旋破碎流型的Rej值最大可达17 486,超过周向槽盘的上限值12 823,且相应条件下的α值分别为444.5与815,表明径向沟槽盘上的螺旋破碎流型流量范围更广,螺旋波破碎所需要的离心力更低。实验介质黏度增大后,槽盘结构在较低Rej范围内,临界转变速度相比光盘更高,完全铺展所需转速更高。实验介质为50wt%甘油时,光盘维持螺旋破碎流型的Rej值小于1318,即螺旋破碎流型存在范围相比其他结构更窄。槽盘结构在较高Rej范围内,沟槽类型与分布对于流型转变的影响减弱,径向沟槽比周向沟槽效果更好。本研究为利用非平整表面调控转盘反应器的液膜流动行为,进而改善其微观混合与反应性能提供了可借鉴的理论与应用基础。