【摘要】：攪拌反應(yīng)釜是典型的化工設(shè)備,攪拌軸是攪拌設(shè)備的關(guān)鍵零部件,其運轉(zhuǎn)情況的好壞直接影響攪拌設(shè)備的性能和使用壽命。隨著攪拌設(shè)備向大型化高參數(shù)發(fā)展,其容量也隨之增大,細長攪拌軸的應(yīng)用得到采用。在轉(zhuǎn)動過程中,由于攪拌軸細長,其撓度也隨之增大,給攪拌設(shè)備的振動、傳動構(gòu)件的機械磨損帶來不良影響,甚至引起共振,因此,需采取相應(yīng)的措施來控制軸的撓度,從而達到攪拌設(shè)備長期穩(wěn)定安全運行的效果。工程中常用增大軸徑、增強支承狀況等方法來控制軸的繞度,但這些措施仍有成本增加、結(jié)構(gòu)復雜、檢修安裝困難的問題,在攪拌軸上裝設(shè)穩(wěn)定器來減小撓度是一種較為簡單、適用、安全的方法。然而,迄今為止,有關(guān)穩(wěn)定器在反應(yīng)釜上的設(shè)計與應(yīng)用仍處于實驗探索階段,而且多注重穩(wěn)定器的穩(wěn)定效果,對其所帶來的攪拌特性的影響鮮有報道,本文針對六直葉型攪拌器-軸系統(tǒng),采用圓筒型穩(wěn)定器進行了理論分析和實驗研究,并對攪拌軸裝設(shè)穩(wěn)定器與無穩(wěn)定器兩種工況進行了攪拌特性的分析和比較,此外運用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對兩種工況進行流場模擬。在CFD軟件建模中,其攪拌軸、攪拌器和穩(wěn)定器周邊區(qū)域設(shè)為動區(qū)域,然后進行簡化處理,劃分網(wǎng)格時采用四面體網(wǎng)格,選用標準K-?湍流模型來進行數(shù)值模擬,采用多重參考系模型求解反應(yīng)器筒內(nèi)穩(wěn)態(tài)下的攪拌流場。針對特定形式及尺寸的攪拌器,在常用的300rpm以內(nèi),以不同的轉(zhuǎn)速對帶穩(wěn)定器與不帶穩(wěn)定器的攪拌軸進行數(shù)值模擬。利用攪拌試驗機和PIV(粒子圖像測試系統(tǒng))設(shè)備對六直葉攪拌器-軸系統(tǒng)進行試驗研究,并與模擬結(jié)果進行比較,此外對不同轉(zhuǎn)速下的混合時間進行試驗分析。結(jié)果表明穩(wěn)定器對攪拌軸有明顯穩(wěn)定效果,但對攪拌特性也會帶來一些其他影響。第一,穩(wěn)定器區(qū)域攪拌效果發(fā)生變化,表現(xiàn)在其流場分布變化和質(zhì)點流速減小;第二,在相同工況下,裝設(shè)穩(wěn)定器對功率的影響不大,甚至有所減小,其攪拌混合時間也有所減小;第三,隨著轉(zhuǎn)速的提高,攪拌強度變大。介紹了常用的相似放大方法和相關(guān)放大因子的確定。采用了幾何相似性放大方法,將單位體積功率作為帶穩(wěn)定器反應(yīng)器放大計算的基本參數(shù),得出結(jié)論:調(diào)整葉片的寬度或穩(wěn)定器的直徑和放大反應(yīng)器的循環(huán)次數(shù)以后,基本上與原來的放大之前的循環(huán)次數(shù)相同。
【圖文】：

fc =gGDhO22 （2-公式中，G 為流體體的重量，ω攪拌軸的角速度，Do h 我們看做穩(wěn)定器的迎流面積，，當 Do h 越大，阻尼力就會越大，削弱水平力也就越強，攪拌系統(tǒng)所受到的合力就越接近最小值，攪拌轉(zhuǎn)就會越平穩(wěn)。經(jīng)相關(guān)實驗發(fā)現(xiàn)并總結(jié)，當穩(wěn)定器直徑是攪拌器的 0.7 倍時，即 Do/D=0.7 時，減小攪拌軸的撓度效果是最好的5 穩(wěn)定器的設(shè)計5.1 穩(wěn)定器的種類常見的穩(wěn)定器主要有穩(wěn)定葉和穩(wěn)定環(huán)兩種。見圖 2

17圖 3-1 CFD 一般求解步驟擬理論基礎(chǔ)的介紹流體計算力學研究流體問題需要注意一些點：首先是立對應(yīng)數(shù)學模型；其次是對攪拌器槳葉及其附件（本近的區(qū)域進行簡化處理，并對模型施加詳細的邊界條拌流場問題用湍流模型方程計算；最后對建立好攪拌
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.72

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本文編號：2621310