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氯磺化聚乙烯破乳脱挥新技术中射流混合喷嘴的设计与改进

作　者: 夏平
导　师: 马玉录；钱晓燕
学　校: 华东理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 水流入射速度 低挥发组分 CSM脱挥 射流混合喷嘴
分类号: TQ330.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


氯磺化聚乙烯(CSM)是一种应用比较广泛的特种橡胶。目前国内生产主要采用湿法工艺,即用四氯化碳(CCl4)做溶剂。湿法工艺中CSM脱挥主要发生在凝聚釜中,但是由于CSM胶乳在凝聚釜中分散不均,容易发生团聚,导致溶剂CCl4回收效率低。不仅降低CSM产品品质,同时CCl4又是消耗臭氧层物质之一。因此对射流法应用于CSM破乳脱挥工艺中进行可行性研究,提高CCl4回收率和CSM品质,具有一定的理论意义和实际价值。作者设计开发射流混合喷嘴和组建实验装置进行实验小试,通过实际实验和Fluent软件数值模拟相结合的方法,找出影响CSM射流破乳脱挥效果的主要因素。通过分析和讨论,得出以下几点结论：(1)水射流法可以应用于CSM破乳脱挥工艺中。由于高速水流的剪切、挤压作用,将CSM胶乳迅速分散、破碎,得到细小的CSM微粒。增大CSM微粒的相对比表面积,为低挥发组分(主要成分CCl4)的脱挥和排出提供了有利条件。(2)在CSM射流脱挥工艺中,新型射流混合喷嘴是关键。在喷嘴内部,CSM胶乳与水进行宏观混合、介观混合及微观混合三个混合过程。在这三个过程内,CSM胶乳在高速水流作用下粉碎分散,并破乳凝析成微小颗粒。(3)在混合过程中,CSM胶乳受到水流作用力的大小是影响最终CSM中低挥发组分含量的关键因素。作用力越大,CSM胶乳的应变率越大,CSM微粒相对直径越小相对比表面积越大,最终CSM产品中低挥发组份含量越低。影响作用力大小的主要因素有水流入射速度、喷嘴入射角度及喷嘴扩压角度。在一定范围内,水流射流速度越大,喷嘴入射角度越大,喷嘴扩压角度越大,CSM胶乳受到的作用力就越大,最终CSM胶体中低挥发组份含量越低。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
符号表  9-11
第1章 绪论  11-24
  1.1 课题的背景和意义  11-12
  1.2 氯磺化聚乙烯的性质、应用和合成反应机理  12-13
    1.2.1 合成反应机理  12-13
    1.2.2 溶剂替代  13
  1.3 氯磺化聚乙烯脱挥的研究进展  13-16
    1.3.1 聚合物系脱挥研究进展  13-14
    1.3.2 氯磺化聚乙烯脱挥方法  14-15
    1.3.3 射流破乳凝析新技术  15-16
  1.4 水射流技术  16-18
    1.4.1 工程中的射流现象  16-17
    1.4.2 水射流技术  17-18
  1.5 喷嘴的结构  18-22
    1.5.1 一些常见的喷嘴结构及原理  18-19
    1.5.2 射流喷嘴的研究进展  19-22
  1.6 本文的研究目的和研究内容  22-24
    1.6.1 本文的研究目的  22-23
    1.6.2 本文的研究内容  23-24
第2章 氯磺化聚乙烯射流脱挥实验  24-37
  2.1 实验装置设计及实验原理  24-29
    2.1.1 喷嘴结构选择  24-28
    2.1.2 实验原理  28-29
    2.1.3 开发CSM射流脱挥实验装置  29
  2.2 实验设备及实验方案  29-32
    2.2.1 实验设备  29-30
    2.2.2 物性参数及实验参数  30-31
    2.2.3 实验方案  31
    2.2.4 实验要点  31-32
  2.3 实验结果  32-35
    2.3.1 实验数据处理  32-35
    2.3.2 实验结果汇总  35
  2.4 本章小结  35-37
第3章 射流混合喷嘴内部的流场特性  37-54
  3.1 建模  37-39
    3.1.1 数学模型  37-38
    3.1.2 物理模型  38
    3.1.3 边界条件  38-39
  3.2 喷嘴的参数设置及确定  39-40
    3.2.1 物料参数设定  39
    3.2.2 混合模型及粘度模型的选择  39
    3.2.3 坐标系及流场特性参数的确定  39-40
  3.3 喷嘴内部及出口密度分布  40-45
  3.4 喷嘴内部及出口速度分布  45-48
  3.5 喷嘴内部压力分布  48-51
  3.6 对称轴上应变率分布  51-53
  3.7 本章小结  53-54
第4章 氯磺化聚乙烯射流脱挥工艺的影响因素分析  54-69
  4.1 水流入射速度对CSM射流脱挥效果的影响  54-58
  4.2 喷嘴入射角度对CSM射流脱挥效果的影响  58-61
  4.3 喷嘴扩压角度对CSM射流脱挥效果的影响  61-64
  4.4 CSM工业改造中射流混合喷嘴的中试  64-67
  4.5 本章小结  67-69
第5章 结论与展望  69-71
  5.1 结论  69-70
  5.2 展望  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士期间发表的论文和申请的专利  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 一般性问题 > 机械与设备
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