课题基金 / 基金详情

通用合成橡胶凝聚过程中粘性颗粒生成、粘结和运动机理及调控

批准号:
22078325
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张庆华
学科分类:
传递过程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张庆华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
由于缺少高粘剪切稀化非牛顿流体射流撞击破碎机理和易粘结大颗粒粘结机理的认识,导致橡胶胶液凝聚过程溶剂脱除困难、管路易堵塞和内构件挂胶严重,严重影响成品胶的质量和整个凝聚装置运行稳定性。为此,本项目首先直接数值模拟高粘剪切稀化非牛顿流体射流撞击破碎过程,研究射流撞击破碎模式、破碎长度和液滴大小等特征参数,揭示高粘剪切稀化非牛顿流体射流撞击破碎机理和调控机制。其次,采用侵入式远心照相测量仪,结合多相流体力学理论,在颗粒群尺度上研究易粘结大颗粒的粘结行为,揭示搅拌凝聚反应器内不同剪切环境下易粘结大颗粒的粘结机理。最后,结合欧拉-欧拉模型和粒数衡算方程,建立耦合易粘结大颗粒粘结机理的多相搅拌槽模型和计算方法,在反应器尺度上研究不同条件下的颗粒粘结行为和调控规律,并用稀土异戊橡胶验证实际凝聚效果。通过本项目研究,建立胶滴大小和胶粒粘结有效调控方法,为工业搅拌凝聚反应器的设计优化和放大奠定理论基础。
英文摘要
Due to the lack of the breakup mechanism of high viscosity shear thinning non-Newtonian impinging jets and bond mechanism of high viscous particles, there are still some problems in the coagulation process of industrial rubber, such as the difficulty in solvent removal, serious pipeline blockage and glue hanging, which seriously affect the quality of the final rubber and the operation stability of the whole coagulation device. In order to solve these problems, this project will firstly study the breakup process of high viscosity shear thinning non-Newtonian impinging jets by direct numerical simulation, and study the breaking mode, breaking length and droplet size etc., revealing the breakup mechanism and regulation mechanism of high viscosity shear thinning non-Newtonian fluid impinging jets. Secondly, using the invasive telecentric camera and the theory of multiphase hydrodynamics, the bond behavior of high viscous particles will be studied on the particle group scale, and the bond mechanism of large viscous particles under different shear environments in the stirred tank will be revealed. Finally, combining Eulerian-Eulerian model and population balance equation, the multiphase stirred tank reactor model and calculation method will be established to study the particle bonding behavior and regulation rule under different conditions on the scale of the reactor, and we will use rare earth isoprene rubber to verify the actual agglomeration effect. Through the study of this project, an effective control method of the size of the rubber drop and the adhesion of the rubber particles will be established, and a theoretical basis for the optimization and scale-up method of the industrial stirred coagulation reactor will be developed.
由于缺少高粘剪切稀化非牛顿流体射流撞击破碎机理和易粘结大颗粒粘结机理的认识,导致橡胶胶液凝聚过程溶剂脱除困难、管路易堵塞和内构件挂胶严重,严重影响成品胶的质量和整个凝聚装置运行稳定性。为实现胶液凝聚过程中胶滴大小和含油胶粒粘结的有效调控,本项目首先基于在线测量技术,以羟乙基纤维素(HEC)溶液和水为研究对象研究了双通道喷嘴和三通道喷嘴内HEC溶液和水撞击分散机制,考察了不同水胶比、水压力、胶压力等对高粘非牛顿流体射流撞击破碎的影响规律,揭示了高粘剪切稀化非牛顿流体射流撞击破碎机理和调控机制。其次,基于欧拉-欧拉三流体理论,建立了气液固三相搅拌凝聚反应器数值模拟方法,研究了搅拌桨构型、挡板构型以及搅拌转速等对气液固三相搅拌凝聚反应器分散特性的影响规律,并基于气液固分散强化机制研制了两种新构型涡轮搅拌桨和穿流挡板,研究了新型桨叶结构对功率特性、相位平均流场特性(平均速度和湍动能)和相位解析流场特性(湍动能传输和尾涡特性)影响规律以及新桨在气液状态下的功率特性、气体分散能力、相对功率需求和传质性能。同时,阐明了新构型挡板的分散强化机制。本项目建立了胶滴大小和气液固分散强化调控机制,为工业搅拌凝聚反应器的设计优化和放大奠定了理论基础。. 截止目前,共发表期刊论文14篇(其中SCI论文9篇),会议论文8篇,授权中国发明专利和实用新型专利各2件,申请中国发明专利1件,培养博士和硕士研究生各2名。
声共振混合机内SiO2团聚体分散机理和与PBS熔融共混调控研究
转鼓式生物浸出反应器的传递特性和放大规律研究
  • 批准号:
    21006108
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    张庆华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金