發(fā)布時間：2021-06-21 15:51

　　固相懸浮攪拌操作在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。攪拌轉(zhuǎn)速,槳葉直徑,槳間距和槳葉排出流方向?qū)滔嗟膽腋≠|(zhì)量影響較大,因此在考慮功率消耗的情況下,選擇合適的操作參數(shù)和攪拌釜結(jié)構(gòu)參數(shù)至關(guān)重要。本文采用數(shù)值模擬方法對無擋板三層斜葉槳攪拌釜內(nèi)的流體流動進行研究,考察了攪拌轉(zhuǎn)速,槳葉直徑,槳間距和槳葉排出流方向?qū)ψ杂梢好驿鰷u高度,湍動能分布,功率消耗,固相懸浮不均勻度的影響。采用VOF法對無擋板攪拌釜內(nèi)的氣液兩相運動進行研究,表明釜內(nèi)流場形態(tài)更接近于實心體旋轉(zhuǎn),流體切向速度整體比軸向和徑向速度大一個量級。漩渦深度隨轉(zhuǎn)速和槳葉直徑的增加而增大。通過改變各層槳葉排出流方向能夠打破釜內(nèi)流體的切向運動,抑制漩渦生成,當(dāng)槳葉排出流方向組合為U-U-D時,漩渦深度值最小。通過計算得到排出流向下的的三層斜葉槳攪拌釜的功率與轉(zhuǎn)速及槳葉直徑的關(guān)系為:P∝N2.74D3.89,其無擋板單層PBT槳葉的功率準(zhǔn)數(shù)為0.174。采用歐拉-歐拉雙流體模型對攪拌釜內(nèi)氣液固三相進行研究,結(jié)果表明固相受到離心力作用,在釜底和近釜壁處聚集,攪拌軸附近區(qū)域固相含量較低。通過增大攪拌轉(zhuǎn)速、槳葉直徑和槳間距在一定程度上能夠減小釜底沉積區(qū)域,改善懸... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．?３計算網(wǎng)格示意圖??Ｆｉｇ．?３．３?Ｍｅｓｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ?ｄｏｍａｉｎ??在對計算域離散過程中，考慮到槳葉、動區(qū)與靜區(qū)交界面以及攪拌軸附近的湍流脈??

ｌｌｅｒ３?０．１２５６５２?０．１１８４７６?０．１１５１３８?０，１１５２２１?０．１１５１５０??０１２８?■?—■—ｉｍｐｅｌｌｅｒ！??＾?—？—ｉｍｐｅｌｌｅｄ??０．１２６?＿?—ａ—ｉｍｐｅｌｌｅｒ３??０．１２４?－?＼＼??ｒ２２：?＼??震。．”８?：??〇１１６?：?—?一??０．１１２?＿，￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣，—??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００??網(wǎng)格數(shù)１０４??圖３．４扭矩隨網(wǎng)格數(shù)變化趨勢??Ｆｉｇ．?３．４?ｔｏｒｑｕｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｌｆｅｒｅｎｔ?ｍｅｓｈ?ｎｕｍｂｅｒｓ??由表３．１和圖３－４可看出，隨著網(wǎng)格數(shù)逐漸增大，各層槳葉的扭矩值逐漸減小，當(dāng)??網(wǎng)格數(shù)達到４６７萬時，扭矩的變化范圍可控制在３％以內(nèi)。因此確定整個計算域網(wǎng)格為??４６７萬左右。??３．５．２模型驗證??模型驗證是檢測計算模擬過程中選擇的標(biāo)準(zhǔn)々－ｔ？湍流和ＶＯＦ等模型能否真實且準(zhǔn)??確地描述物理問題，是否求解了合適的方程組。常用的方法是把數(shù)值模擬結(jié)果與實驗值??作對比。模型選取的合理性對計算結(jié)果影響很大，因此對模型的驗證工作是很有必要的。??本節(jié)將采用與ＢｕｓｃｉｇｌｉｏｔＷ實驗中相同的攪拌釜尺寸和轉(zhuǎn)速，對液相自由表面漩渦進行模??擬，并通過比較漩渦形狀來驗證模型選取的合理性。攪拌釜結(jié)構(gòu)示意圖３．５如所示，其??中釜直徑Ｔ＝０．１９ｍ，槳葉為標(biāo)準(zhǔn)四斜葉渦輪槳，直徑Ｄ＝１／３Ｔ，離底距離Ｃ＝１／３Ｔ，初始??液面高度Ｈ＝Ｔ，攪拌轉(zhuǎn)速為４００ｒｐｍ。攪拌物系的氣液兩相物性參數(shù)參考常溫常壓下的??水

第２２頁?華東理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文??Ｈ??＾??ｙ?曰??Ｃ??????Ｔ??圖３．?５攪拌釜結(jié)構(gòu)示意圖（模型驗證）??Ｆｉｇ．?３．５?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａｇｉｔａｔｏｒ?（ｍｏｄｅｌ?ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）??模擬結(jié)果與實驗對比如圖３．６所示：??：：飛?／？??＼ｉ?；／??＿?＼１??０?８５－?＼?ｇ?——實驗值??Ｉ?＋模擬值Ｉ??０?８０－１?１???１???１???？???？???－１．０?－０．５?００?０５?１０??ｒ／Ｒ??圖３．６實驗與模擬的漩渦對比??Ｆｉｇ．?３．６?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｖｏｒｌｅｘ??通過ＣＦＤ－ＰＯＳＴ后處理軟件將三維漩渦面與Ｙ＝０截面的交線離散成大量的的點（坐??標(biāo)記為（ｒ，Ｚ）），再將橫縱坐標(biāo)的值分別除以攪拌釜半徑Ｒ和初始裝液高度Ｈ，制作成??如圖３．６所示的二維漩渦面曲線圖。該圖能夠較為直觀反映漩渦面的輪廓。從圖中可以??看出，當(dāng)－０．５＜ｒ／Ｒ＜０．５時，模擬結(jié)果相較于實驗結(jié)果，漩渦面寬度預(yù)測值偏高，而當(dāng)－??ｌ＜ｒ／Ｒ＜－０．５和０．５＜ｒ／Ｒ＜ｌ時，模擬值對漩渦面寬度預(yù)測又稍顯不足，兩者最大偏差為??］２％。從漩渦高度來看，實驗值比模擬值偏小，經(jīng)計算相對誤差為５．８％�？傮w來說，數(shù)??值模擬與實驗手段在漩渦高度和寬度兩個維度上的最大相對誤差在可接受的范圍之內(nèi)，??證明本章所選取的數(shù)學(xué)模型能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測無擋板攪拌釜內(nèi)的自由表面漩渦的形??成以及渦深。??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3240955