在大型铜熔炼底吹炉冶炼过程中,气动搅拌对熔体混合和反应速率起着重要作用。为研究高温、密闭的大型底吹炉内熔体搅拌现象,采用计算流体力学(CFD)方法,建立了与实际装备相对应的等效几何模型,并通过数值模拟计算分析了大型底吹炉内气动搅拌机理。结果表明气泡是大型底吹炉气动搅拌的基本单元,气泡周期性的生长脱离、上升形变、熔体表面破裂过程,将自身动能传递给熔体,促进熔池内成分均一化。持续产生的气泡对熔体做功,为熔池和入炉物料提供了充足的搅拌能。熔池内部形成核心搅拌区和澄清区,为铜冶炼过程的反应和分离提供了良好条件。研究得出的气动搅拌机理对今后大型底吹炉优化设计和工程应用起到了指导作用。

采用气动搅拌的生产方式对发酵液进行搅拌,并对搅拌频率进行探索,结果如下:通过析因试验分析得出了气动搅拌最佳气流速为0.73m3/min,通气时间为53s。过低的搅拌频率会影响醋酸菌的物料交换,过高的搅拌频率会对发酵液表面菌膜破坏,影响醋酸菌生长,两种情况都会降低玫瑰醋的发酵速度和得率。对发酵完成的玫瑰醋进行有机酸和挥发性成分测定,发现气动搅拌法生产的玫瑰醋中挥发性成分和有机酸含量相对传统玫瑰醋都有提高。采用气动搅拌法生产浙江玫瑰醋,并且搅拌频率分别为每5d和7d搅拌一次生产的玫瑰醋中挥发性成分含量从传统的5505.83mg/L分别增加到6344.59mg/L和6062.63mg/L。对挥发性成分进行主成分分析,用气动搅拌法生产的玫瑰醋单独聚为一类,与传统玫瑰醋和自吸式发酵米醋有显著差异。

机械搅拌系统由于受多种因素影响,极易出现搅拌耙变形、断裂、螺栓松动断裂、连杆断裂扭曲等故障而停机,造成主机无法正常运行。经分析,将机械搅拌系统改为气动搅拌系统可彻底解决该问题,并产生很好的经济和社会效益。