固液搅拌在食品加工、石油化工和生物制药等行业中有着广泛的应用,搅拌槽内固液两相流动特性的研究,不仅使我们对结晶、发酵和矿物浮选等单元操作有更加深入的了解,而且也为相关数值模拟的验证提供了实验数据。就固液搅拌槽内的光学测量而言,多数文献中固含率均在1%以内。但是通常在搅拌槽内进行的结晶过程,其固含率往往超过20%。因此本研究中将折射率匹配技术与粒子图像测速技术(PIV)结合,测量了固液搅拌槽内高固含率下(≤20%)两相流动特性。本实验中将苯基硅油和甲基硅油混合与直径2 mm的硼硅酸盐玻璃珠进行折射率匹配,并结合2D-PIV技术,研究了:(1)稳态搅拌槽内固含率从0%增加至15%,不同相位角(0°,30°和60°)时液相流场和固体颗粒浓度的分布规律;(2)桨叶启动过程中,搅拌槽内瞬态液相流场和固体颗粒分布特性。第(1)部分研究结果表明:稳态搅拌槽内连续相流体和分散相颗粒间有很明显的相间耦合作用,随着颗粒数量的增加,液相的平均速度最大衰减达到了 48%,湍流动能最大衰减达到了70%;然而对于搅拌槽底部区域,随着颗粒数量的增加,特定位置处某一方向的液相速度有增大的趋势。第(2)部分研究结果表明:在桨叶启动的瞬态过程中,随着桨叶转速的增加,流体对颗粒床层的侵蚀效果增强,体系达到稳态后搅拌槽内颗粒云的均一度和高度出现上升;固含率从5%增加至15%时,搅拌槽内悬浮起的颗粒数量出现上升;相同转速下桨叶为上提操作时流体对颗粒床层的侵蚀作用强于下压操作,颗粒开始悬浮的时间早,但颗粒的悬浮高度较低;流体侵蚀颗粒床层的临界速度范围在0.1-0.25 m/s。