在歐拉雙流體模型基礎上引入顆粒動力學理論（KTGF）,對帶擋板圓盤渦槳式攪拌器內的固液兩相流動進行數(shù)值模擬。結果表明,攪拌器底部顆粒溫度分布與固相濃度分布趨勢吻合,轉速低于600 r/min時,槽底會形成明顯的顆粒沉積,轉速從600 r/min增至1 500 r/min,堆積區(qū)向軸中心收縮,基于顆粒動力學理論可以合理解釋擋板及葉輪轉速對固相濃度分布的影響。隨葉輪轉速增大,攪拌器內固液兩相湍流運動加劇,顆粒溫度、湍動能及軸向速度增加,顆粒分布更均勻,但達到完全懸浮狀態(tài)后顆粒溫度趨于穩(wěn)定。攪拌器底部和擋板處顆粒堆積導致了局部顆粒濃度增加及顆粒平均自由行程減少,顆粒溫度反而降低;同時擋板布置使攪拌器內形成了雙循環(huán)回路,加強了流體的湍流程度,增強了湍動能,但導致顆粒在擋板處積聚,不利于固相在擋板處均勻分布。 

【文章來源】：過程工程學報. 2020,20(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

攪拌器結構簡圖Fig.1Structureofstirredvessel

268過程工程學報第20卷kg/m3,=0.001Pa·s)。圖1攪拌器結構簡圖圖2攪拌器網(wǎng)格劃分Fig.1StructureofstirredvesselFig.2Gridstructureofstirredvessel0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.51.01.52.02.5/avr/RZ/H=0.2Gridnumber9.01041.21051.5105圖3顆粒濃度徑向分布的網(wǎng)格無關性驗證Fig.3Gridindependenceverificationonradialprofileofsolidconcentration3結果與討論3.1攪拌器內流場與模型驗證圖4為轉速1200r/min時CFD模擬的擋板間垂直界面上的固相速度矢量圖和固相體積分布圖。由圖4(a)可知，攪拌器內葉輪轉動形成了典型的“雙循環(huán)”回路[26]。在葉輪處，流體高速從葉端水平排出，在壁面處受阻分成上下兩股流體流動，再循環(huán)后返回葉輪區(qū)，且在槽頂面附近速度矢量顯示該區(qū)域的流場非常弱。研究[21,25]將顆粒濃度≥10vol%的懸浮液與容器上部透明液相間的交界面的高度稱為云高度。Kraume[27]認為云高度為90%(Hcloud=0.9H)時達到完全懸浮狀態(tài)。圖4(b)顯示固體顆粒在容器底部中心軸周圍累積，但在上下兩個循環(huán)回路中固體分布均勻。頂部表面附近幾乎觀察不到固體，表明在容器頂部存在透明液體層�；贙raume[27]提出的標準，葉輪轉速為1200r/min時實現(xiàn)了完全懸浮，這與文獻[24]中實驗結果一致。(a)Velocityvector(b)Solidvolumefraction圖4擋板中間平面固體速度矢量圖和固體含量分布圖Fig.4Profilesofvelocityvectorandsolidvolumefractionofparticlesonaxialcenterplanewithbaffles

268過程工程學報第20卷kg/m3,=0.001Pa·s)。圖1攪拌器結構簡圖圖2攪拌器網(wǎng)格劃分Fig.1StructureofstirredvesselFig.2Gridstructureofstirredvessel0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.51.01.52.02.5/avr/RZ/H=0.2Gridnumber9.01041.21051.5105圖3顆粒濃度徑向分布的網(wǎng)格無關性驗證Fig.3Gridindependenceverificationonradialprofileofsolidconcentration3結果與討論3.1攪拌器內流場與模型驗證圖4為轉速1200r/min時CFD模擬的擋板間垂直界面上的固相速度矢量圖和固相體積分布圖。由圖4(a)可知，攪拌器內葉輪轉動形成了典型的“雙循環(huán)”回路[26]。在葉輪處，流體高速從葉端水平排出，在壁面處受阻分成上下兩股流體流動，再循環(huán)后返回葉輪區(qū)，且在槽頂面附近速度矢量顯示該區(qū)域的流場非常弱。研究[21,25]將顆粒濃度≥10vol%的懸浮液與容器上部透明液相間的交界面的高度稱為云高度。Kraume[27]認為云高度為90%(Hcloud=0.9H)時達到完全懸浮狀態(tài)。圖4(b)顯示固體顆粒在容器底部中心軸周圍累積，但在上下兩個循環(huán)回路中固體分布均勻。頂部表面附近幾乎觀察不到固體，表明在容器頂部存在透明液體層�；贙raume[27]提出的標準，葉輪轉速為1200r/min時實現(xiàn)了完全懸浮，這與文獻[24]中實驗結果一致。(a)Velocityvector(b)Solidvolumefraction圖4擋板中間平面固體速度矢量圖和固體含量分布圖Fig.4Profilesofvelocityvectorandsolidvolumefractionofparticlesonaxialcenterplanewithbaffles

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]改進型INTER-MIG攪拌槽內固液懸浮特性的數(shù)值模擬[J]. 周勇軍,盧源,陳明濠,梁家勇.  過程工程學報. 2014(05)
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本文編號：3110915