1、外文原文： http:/ 中文 7100 字 附件 1：外文资料翻译译文 沸腾的搅拌罐中叶轮附近的蒸汽生成量 R. Fukuda, M. Tokumura, H.T. Znad, Y. Kawase Research Centre of Biochemical Environmental Engineering, Department of Applied Chemistry, Toyo University,Kawagoe, Saitama 350-8585, Japan 摘要 用筒体内径为 0.2米的搅
2、拌罐和功率 3千瓦的电加 热器还有多个叶轮的系统来研究沸腾的搅拌罐的蒸汽生成量。在双叶轮系统 （ 有两个叶轮 ） 和三叶轮系统（有三个叶轮）中，分别用平直叶圆盘涡轮式，斜叶圆盘涡轮式，弯叶圆盘涡轮式的叶轮。由于在表面蒸汽流率的增加，功耗降低。伴着功耗增加或叶轮速度的加快，沸腾系统中蒸汽滞留量增加，但是其滞留量比起冷气体水力旋流系统要小得多。在较低的叶轮速度下，蒸汽在电加热器附近生成。随着叶轮速度的提高，相当多的气泡在叶轮叶片背后生成，而且比起底部的叶轮和电加热器，大多数的蒸汽生成于顶部的叶轮。为了研究结核位置的改变，叶轮速度在哪个范围段蒸汽 停止从电加热器中生成，叶轮速度在哪个范围阶段蒸汽从顶
3、部的叶轮生成，即 NHe 和 NIm需检测。尽管 NIm几乎与蒸汽生成率和叶轮形式无关，但NHe 随蒸汽生成率的提高而猛增。我们检测电加热器附近液体的温度，叶轮叶片附近的温度和自由表面附近的温度。随着叶轮速度的提高，这几个测温点的温度也降低了。当没有叶轮搅拌时，靠近加热器的蒸汽压力 (Pr)同蒸汽生成区的蒸汽压力 (Po)的联系，即前者与后者之差正比于叶轮速度 0.24次方 )N)(P r( 0.24 Po 。 关键词 ： 煮沸的 ；搅拌罐；局部液体温度； 结核点 1 引言 在搅拌反应罐中发生的许多化学反应都伴随着蒸汽的巨变 (如 Zhao等 ,
4、 2002；Smith, 2006)。 在沸腾的反应器中，反应热经常被忽略由于反应中夹杂着蒸汽的缩合。然而很多现象在煮沸过的搅拌釜反应器是不适用的。在沸腾的搅拌釜反应罐中出现的现象和在冷的气体分散搅拌罐出现的现象区别非常大 (Smith, 2006)。 Smith等 (Smith和 Katsanevakis, 1993； Smith和 Millington,1996； Smith等 , 2004)和我们的团队 (Dohi等 ,1999；Dohi等 , 2002； Takahashi等 ,2006)已经研究在搅拌釜反应器中夹带的沸腾液体了。在沸腾的搅拌反应罐中的功耗、蒸汽滞留时间、反混时间和固体
5、悬浮已经经过检测。尽管目前全反混和气固分散体现象同时出现在沸腾的搅拌釜反应罐中相当容易被接受，但局部现象与全返混现象不能完全被荐定。在较低的叶轮速度下，蒸汽主要出现在电加热器表面。在过热的条件下，非均相结核发生在电加热器附近。然而在较高的叶轮速度下，绝大多数气泡在叶 轮叶片的背后生成而不是在电加热器附近。叶轮速度改变，结核位置改变；而结核位置又是影响沸腾搅拌釜反应罐中流 体力学的关键。在沸腾的搅拌釜反应罐中，来自叶轮叶片背面的蒸汽生成量有可能被反应罐中局部的流体温度和蒸汽的压力限制。 Gao等 . (2001), Smith等 (2004)和 Bao等 (2008)探讨了不同的液体温度下，气体
6、扩散、固体悬浮三相共存于搅拌反应罐。在我们知识范围内，很少出版的作品适用于有蒸汽生成的机理（如沸腾的搅拌罐中）。沸腾搅拌罐中液体的温度已经在公开文献中公布。这些文献已提供定量的信息关于结核位置附近液体的温度。然而，在沸腾的搅拌釜反应罐中结核领域的研究是必不可少的。 本研究的目的是检验沸腾系统中蒸 汽的生成量。我们检测搅拌罐中液体的温度和结核位置的改变。目前的结果将对改善煮沸过的搅拌釜的中结核领域的理解产生重大的影响。 2 实验 实验设备如图 ， 所有的试验在内径为 0.20m 有机玻璃中进行。搅拌罐的工作 体积为 12.6L。 搅拌
7、罐中装四块挡板，挡板宽度为搅拌罐直径的 1/10。 搅拌罐底部封头空心轴 数据记录器 机械密封 四块挡板 热电偶 3KW 电加热器 图 1-实验装置（双 叶轮系统） 为蝶形封头。搅拌罐顶部封头是不锈钢板制成的平盖，搅拌罐与平盖之间用绝缘的玻璃棉垫片来观察结核位置。为观察结核现象而留一个小的狭长缝隙但不影响沸腾搅拌釜反应罐中温度的分布。 靠近顶部不锈钢金属板的搅拌轴用机械密封。在搅 拌罐顶部装三个冷凝器为了浓缩沸腾的蒸汽。在搅拌罐底部安装一个额定功率为 3KW的环状电加热器。环状电加热器的直径为 0
8、.125m。 多叶轮配置：由（六叶）平直叶圆盘涡轮式 (Rushton turbine；DT)， 其直径为 0.08m（叶片高度为 0.02m， 叶片宽度为 0.02m， 圆盘直径为 0.06m） ,（四叶） 斜叶圆盘涡轮式 (PDT)， 其直径为 0.08m（叶片高为 0.02m，宽度为 0.015m，圆盘直径为 0.06m）或（六叶）弯叶圆盘涡轮式（ CD） ，其直径为 0.07m（叶片高为 0.02m，宽度为 0.015m，圆盘直 径为 0.06m）。底部叶轮安置在距离封头曲面和直边的过渡点上方 0.05m，其距顶部冷凝器很近。对于双叶轮系统，叶轮与叶轮之间的距离为 0.20
9、m，顶部叶轮于水面之间的距离为 0.15m。用一变频驱动器将叶轮的速度由 0调到 17.9s-1。蒸汽生成率或沸腾率Q随电加热器电流的改变而从 0.23变到 1mls-1。因此，表面蒸汽速度 Ug(=Q/(D2/4)控制在0.007到 0.032ms-1。液相用自来水。蒸汽生成率用浓缩的蒸汽量来衡量与叶轮速度无关。用扭矩计测量功耗 (Three-OneMotor RX, Shinnto Sci. Co,Japan)。分散的蒸汽凝结量用简单的液位计测量 (Dohi等 ,1999； Bao等 ,2008)。 蒸汽停止从电加热器生成时叶轮的速度 NHe，蒸汽开始从顶部叶轮生成时叶轮的速度 NIm，都是通过观察视频图像的。一个数字 CCD 摄像机 (DCR-PC120,Sony Co., Japan)用来记录沸腾的搅拌罐的图像。用温度计 (Thermo Recorder TR-52, T&D Co., Japan)测量液体表面的温度，而叶轮和电加热器的温度在每变动 0.1K 是就测量一次。在每十分钟测 20 个温 度值。将热电偶连接在便于携带的数据采集器用来测量搅拌罐中的液相。在轴和旋转的叶轮上安装小的数据记录器。已经证明数据记录器的旋转不影响温度测量。电热偶通过空心的搅拌轴接近各叶轮的一个叶片来测量液体的温度，这种测量液体温度方法非常接近叶轮的附近真实温度。
