本文對適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的攪拌釜進(jìn)行了傳熱過程研究和設(shè)計(jì)。總體研究思路是先進(jìn)行傳熱實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和規(guī)律；再進(jìn)行CFD數(shù)值模擬，通過比較實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果驗(yàn)證模擬方法的可靠性；最后改變結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行模擬，研究其對傳熱效果的影響。研究得到結(jié)論后，結(jié)合設(shè)計(jì)手冊與所得結(jié)論，針對某強(qiáng)放熱反應(yīng)的反應(yīng)釜進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，該釜已投入實(shí)際生產(chǎn)且運(yùn)行良好。

(1)對裝有五個(gè)不同螺距盤管的攪拌釜進(jìn)行對流傳熱過程實(shí)驗(yàn)，得到6個(gè)轉(zhuǎn)速下共30組傳熱特性數(shù)據(jù)，用Wilson法處理得到盤管外側(cè)的對流傳熱系數(shù)。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)速越大，傳熱效果越好，且轉(zhuǎn)速對管外對流傳熱系數(shù)影響顯著；螺距越大，傳熱效果越好，但螺距對管外對流傳熱系數(shù)影響較小，螺距為3倍管外徑的管外對流傳熱系數(shù)僅比1．67倍管外徑的大10．1％。這個(gè)結(jié)論為反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。

(2)對攪拌釜內(nèi)的傳熱過程進(jìn)行CFD數(shù)值模擬，采用分段模擬策略，在接近真實(shí)的前提下節(jié)省了大量計(jì)算時(shí)間。從多個(gè)方面證明了模擬方法的可靠性，盤管出口溫度模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差在O．5K以內(nèi)，管外對流傳熱系偏差在15％以內(nèi)，模擬所得功率準(zhǔn)數(shù)與Bates圖查得值接近。此外，管外對流傳熱系隨螺距變化的趨勢也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，充分證明了模擬方法的可靠性。

(3)利用所建立的模擬方法，改變攪拌釜的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行模擬研究，得到一些結(jié)論。攪拌槳槳徑對傳熱影響較大，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)盡量采用大槳徑攪拌槳；從傳熱的角度看，盤管中心與釜壁的距離并不是越大越好，小的空隙反而有利于傳熱；雙列盤管可以在增加換熱面積的同時(shí)提高傳熱效果；雙層槳加強(qiáng)了釜中心的流動(dòng)混合，但盤管的傳熱效果并沒有提高。

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