開發(fā)可適用于較寬黏度范圍的攪拌槳,強化釜內的流體流動和混合過程對于攪拌釜的節(jié)能增效具有重要的意義。實驗與數值模擬相結合,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,釜內的功率特性、流場分布、湍流特性和混合性能。結果表明:預測的功率曲線與實驗結果一致;層流狀態(tài)下釜內以切向流動為主,隨著Reynolds數（Re）的增大,釜內軸向和徑向流動逐漸增強,當Re達到486時,速度場分布與湍流狀態(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,強化了釜內的軸向和徑向流動,使得MBC攪拌槳在從過渡流到湍流狀態(tài)下均可實現較大的軸徑向流動,湍動能分布較為均勻,混合過程顯著加快。 

【文章來源】：化工學報. 2020,71(11)北大核心EICSCD

【文章頁數】：7 頁

【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置為對稱邊界條件；攪拌槳設置為無滑移壁面；攪拌釜的外壁和擋板設置為靜止的壁面。首先采用標準k-ε模型和多重參考系方法（MRF）獲得流場初始值，再利用滑移網格法（SM）進行大渦模擬，求解瞬態(tài)流場，旋轉區(qū)域和靜止區(qū)域間設置交界面進行數據傳輸。

功率準數曲線（Np-Re）如圖3所示，可以看出理論預測結果與實驗結果能夠較好地吻合。當Reynolds數Re<22時，功率準數為一直線。當Re<100時，層流模型（LAM）與LES方法預測得到的Np基本相同，在過渡流區(qū)域，標準k-ε模型和LES預測獲得的功率準數很好地吻合。當Re>104時，功率準數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速下，MBC攪拌槳可以將能量有效輸入至釜內流體，強化了攪拌釜內的流體流動和混合過程。圖4 不同流動狀態(tài)下無量綱速度矢量圖和時均速度云圖

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



本文編號：3123148