同心雙螺旋靜態(tài)混合器是一種新型的靜態(tài)混合裝置,能夠實現(xiàn)流體在混合管內的同心反向螺旋流動。為探究同心雙螺旋元件內外葉片寬度比對混合效果的影響規(guī)律,利用Fluent中多相流混合模型對低雷諾數(shù)狀態(tài)下該混合器內的混合過程進行了數(shù)值模擬,研究結果表明:在較低雷諾數(shù)下,同心雙螺旋靜態(tài)混合器與對應尺寸的傳統(tǒng)Kenics型混合器相比混合效果明顯提升,在葉片寬度比e為0～3/2時混合效果提升6.9%～28%;隨著內外葉片寬度比的增大,混合效果呈現(xiàn)先增后減的規(guī)律,當e=2/3時混合效果最好;在不同的寬度比下,流體的分離強度沿混合管軸向變化規(guī)律相同,即在第一個混合元件內分離強度下降緩慢,第二、三個元件內下降迅速,第四個元件內幾乎保持不變而處于維持混合狀態(tài),說明本文所研究的混合器使用較少的混合元件即可達到較好的混合效果。 

【文章來源】：北京化工大學學報(自然科學版). 2020,47(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1 雙螺旋結構扭旋元件的幾何模型

混合管內徑D=50 mm,管長L=500 mm,混合單元(4個混合元件)總長Li=300 mm,連續(xù)相流體入口長度La=125 mm,離散相流體入口管內徑與混合管內徑相同,兩管呈垂直狀態(tài),離散相入口管距離混合管入口端面Lb=25 mm,連續(xù)相入口至T型管相交位置距離Lc=50 mm,扭旋片厚度δ均為1 mm。外葉片與內葉片寬度比范圍0～1.5,長度H均為75 mm(扭轉180°的軸向長度)�；旌瞎芙Y構如圖2所示。定義葉片寬度比e為外葉片寬度與內葉片寬度之比(Wo/Wi),本文研究e的改變對混合性能的影響。利用Fluent 17.0對混合管內流體的混合過程進行數(shù)值模擬,建模和劃分網(wǎng)格分別使用Solidworks軟件和ICEM CFD軟件完成。兩種液體采用T型入流方式,忽略重力的影響。多相流模型選擇mixture模型,連續(xù)相和離散相均采用均勻速度入口邊界條件�；旌瞎艿牧鲃訝顟B(tài)用連續(xù)相入口的雷諾數(shù)Re表示

針對e=2/3結構的混合器,對管內流動區(qū)域進行網(wǎng)格劃分,建立了7種不同網(wǎng)格數(shù)量的模型,選取Re=400進行模擬,分別得到相應的分離強度和網(wǎng)格數(shù)量的關系,如圖3所示�？梢钥闯�,隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加,分離強度逐漸趨于穩(wěn)定,網(wǎng)格數(shù)量大于等于161萬時,分離強度幾乎保持不變,說明此時計算精度已不受網(wǎng)格數(shù)量影響。在同時保證收斂速度和計算精度的情況下,本文全部模擬均將網(wǎng)格數(shù)量控制在161萬以上。2 混合性能

【參考文獻】：
期刊論文
[1]旋流葉片軸向排列對靜態(tài)混合器混合特性的影響[J]. 孟輝波,吳劍華,禹言芳,陳旭.  哈爾濱工程大學學報. 2009(08)
[2]混合元件數(shù)對SK型靜態(tài)混合器流場特性的影響[J]. 龔斌,包忠平,張春梅,吳劍華.  化工學報. 2009(08)
[3]四葉片組合靜態(tài)混合器湍流傳熱性能的數(shù)值模擬分析[J]. 吳劍華,張靜,張春梅,龔斌.  過程工程學報. 2009(01)



本文編號：3408885