開(kāi)發(fā)可適用于較寬黏度范圍的攪拌槳,強(qiáng)化釜內(nèi)的流體流動(dòng)和混合過(guò)程對(duì)于攪拌釜的節(jié)能增效具有重要的意義。實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合,在大渦模擬層面研究了多葉片組合式攪拌槳（MBC槳）從層流到湍流狀態(tài)下,釜內(nèi)的功率特性、流場(chǎng)分布、湍流特性和混合性能。結(jié)果表明:預(yù)測(cè)的功率曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致;層流狀態(tài)下釜內(nèi)以切向流動(dòng)為主,隨著Reynolds數(shù)（Re）的增大,釜內(nèi)軸向和徑向流動(dòng)逐漸增強(qiáng),當(dāng)Re達(dá)到486時(shí),速度場(chǎng)分布與湍流狀態(tài)下基本一致;在相同的能耗水平下,MBC槳對(duì)高黏度流體的混合性能優(yōu)于商業(yè)Maxblend槳。槳葉的分散組合布置,強(qiáng)化了釜內(nèi)的軸向和徑向流動(dòng),使得MBC攪拌槳在從過(guò)渡流到湍流狀態(tài)下均可實(shí)現(xiàn)較大的軸徑向流動(dòng),湍動(dòng)能分布較為均勻,混合過(guò)程顯著加快。 

【文章來(lái)源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(11)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

多葉片組合式攪拌槳

圖1 多葉片組合式攪拌槳液面設(shè)置為對(duì)稱邊界條件；攪拌槳設(shè)置為無(wú)滑移壁面；攪拌釜的外壁和擋板設(shè)置為靜止的壁面。首先采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和多重參考系方法（MRF）獲得流場(chǎng)初始值，再利用滑移網(wǎng)格法（SM）進(jìn)行大渦模擬，求解瞬態(tài)流場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)區(qū)域和靜止區(qū)域間設(shè)置交界面進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

功率準(zhǔn)數(shù)曲線（Np-Re）如圖3所示，可以看出理論預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠較好地吻合。當(dāng)Reynolds數(shù)Re<22時(shí)，功率準(zhǔn)數(shù)為一直線。當(dāng)Re<100時(shí)，層流模型（LAM）與LES方法預(yù)測(cè)得到的Np基本相同，在過(guò)渡流區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和LES預(yù)測(cè)獲得的功率準(zhǔn)數(shù)很好地吻合。當(dāng)Re>104時(shí)，功率準(zhǔn)數(shù)Np基本不變，其值為12，約為相同單位體積的功率消耗（P/V）下Maxblend攪拌槳（H/T=1.2,Np=5.8）的兩倍，表明在相同的特征尺寸和攪拌轉(zhuǎn)速下，MBC攪拌槳可以將能量有效輸入至釜內(nèi)流體，強(qiáng)化了攪拌釜內(nèi)的流體流動(dòng)和混合過(guò)程。圖4 不同流動(dòng)狀態(tài)下無(wú)量綱速度矢量圖和時(shí)均速度云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型大雙葉片攪拌器功率與混合特性的數(shù)值模擬[J]. 劉寶慶,錢(qián)路燕,陳明強(qiáng),徐妙富,林興華,金志江.  化工學(xué)報(bào). 2013(03)
[2]高黏度流體混合研究進(jìn)展[J]. 焦海亮,包雨云,黃雄斌,施力田,王艷.  化工進(jìn)展. 2007(11)



本文編號(hào)：3123148