两相流搅拌槽内多层涡轮组合桨的模拟研究

文章在不相溶液液两相流搅拌槽内,就三种常用的圆盘涡轮搅拌器,对多层组合桨的搅拌特性进行了数值模拟,分别研究了流场特性、搅拌功率和混合时间。研究表明,多层桨中三种桨型的不同组合,会改变流体最大速度和流场死区的出现位置及影响范围,在不同位置出现封闭的局部小循环,破坏釜内流体的整体循环,并对宏观的混合时间产生较大影响。折叶桨有轴向流,可优先设置在最底层,以消除釜底死区。弯叶桨可产生高速径向流,可优先设置在中间层,利于釜内大循环的形成。多层桨不同桨层间的相互影响,使不同位置的桨叶的功率消耗不一致,现有传统的经验算法不适用于多层组合桨的功率计算,有必要进一步探讨。     

基于CFD的不同搅拌组合多相流流场研究

针对在设计发酵搅拌设备过程中往往依赖经验判断传质混合效果以及能耗等的现状,课题组利用CFD技术对设计的4种搅拌模型进行气液两相流非稳态数值模拟。模拟采用了多面体网格划分物理模型以及滑移网格模型法求解,探究了其速度场、气相体积分数和功率耗损情况。结果表明:相同工况下,不同搅拌组合的流场特性差异较大;上桨采用径向流桨的搅拌组合形成的混合流场整体速度分布更均匀,能为釜内物质提供更佳的混合和传递效果;同时上桨和底桨采用6半圆叶圆盘涡轮桨的搅拌组合C气液分散性能更好;功耗方面,搅拌组合A组合C组合B组合D。模拟结果及分析可为气液反应釜搅拌器的设计及优选提供重要的参考。     

新型搅拌器对黄原胶发酵的影响

设计了一组由六叶布鲁马金与下压式双折叶圆盘涡轮搭配组合而成的新型搅拌器,该搅拌器在冷模实验状态下具有较高KLa值和气含率。将该新型搅拌器应用于机械搅拌式生物反应器黄原胶的发酵,针对发酵过程中黄原胶的浓度、粘度、淀粉含量等参数的变化与传统的六直叶圆盘涡轮进行了对比研究,并研究了不同的挡板条件对黄原胶发酵的影响。结果表明：新型搅拌器能够提高黄原胶发酵液中黄原胶的浓度和粘度、降低发酵液中残留淀粉的浓度,并明显地减少了高粘性发酵液静止区的体积;挡板的缩小或将拆除,更适合于黄原胶高粘性物系的机械搅拌式生物反应器的发酵。     

发酵罐中新型轴向流搅拌桨的冷模试验

研究设计了两种轴向流搅拌桨,在小型发酵罐中,通过水和ＣＭＣ介质,对两种轴向流搅拌桨进行冷模实验,研究了两者的混合传质、与功率消耗的性能,并与径向流桨进行了比较。结果表明：轴向流搅拌桨较之径向流桨,在各介质中的混合性能、传质效果和功率消耗等方面均有明显的改善。     

轴流式生化搅拌器的研制进展

讨论并研究了轴流式搅拌器的结构特点,工作原理,通过比较,指出轴流浆比径向流圆盘涡轮浆在发酵搅拌过程中具有传质效率高,搅拌功率低,混合效果好等优点。     

基于CFD流场分析的反应釜搅拌器结构改进

承压反应釜在固液混合过程中往往伴随强烈的热传递效应,而密度较低的粉末状固相介质与液体混合的难度相对较大,投料溶入效果不佳和物料结团漂浮等问题较常见。针对此类反应釜的搅拌不充分等问题,采用CFD技术指导反应釜内搅拌器结构进行设计和改进,对反应釜内的固液搅拌混合过程进行了三维数值模拟。数值计算采用多重参考系法(MRF),κ-ε湍流模式以及Mixture多相流模型,模拟了反应釜中的流场形态,通过混合过程的两相流计算得到固相体积分数的分布情况和变化规律,并在此基础上预测了混合时间。结果表明:改进后的搅拌器效果明显增强,该混合过程的CFD模拟可得到相对准确的流场分布及各项特性参数预测结果,可为该类反应釜搅拌器的设计和优化提供参考。     

机械搅拌通风发酵罐的节能设计

目的:据数据统计,机械搅拌通风发酵罐搅拌所消耗的能源占发酵全过程的一半左右,提出了一种在机械搅拌通风发酵罐内增加射流混合来强化通风发酵罐溶氧过程和降低其发酵能耗的设计;方法:用由喷嘴、混合管和循环管组成的射流混合器来强化机械搅拌通风发酵罐的第一次气体分散,从而可减少发酵罐最低层的搅拌器,同时根据混合的要求合理设计其余各层搅拌器的直径;结果:所设计的发酵罐比现有的机械搅拌通风发酵罐能耗降低32.5%以上,发酵水平提高;结论:生产实践说明,射流混合和机械搅拌结合应用是机械搅拌通风发酵罐提高溶氧效果、降低能耗的一种有效方法。     

偏心率对双层搅拌桨偏心搅拌槽内流场的影响

偏心搅拌大都集中在对单层桨叶搅拌槽的研究,对双层的研究很少且集中在数值模拟研究,文章利用粒子图像测速技术对轴偏心搅拌釜内流场进行实验研究。分析了不同偏心率对搅拌槽内宏观流场的影响,探讨了桨间轴向位置处无因次化径向和轴向速度的分布。结果表明:搅拌槽内的速度最大值并不是随着偏心距的增大而增大;当偏心率e分别为0.1和0.2时,可以提高径向速度的分布区间;当偏心率e0.2时,内部存在一些漩涡导致速度波动比较大,这种流体趋势并不有利于筒体内部流体的混合。研究结果对双层桨偏心搅拌器的设计具有指导意义。     

苏氨酸发酵罐内不同搅拌桨组合下流场模拟

针对目前工业大型苏氨酸发酵罐搅拌设备在设计过程中依赖传统经验的现状,课题组基于CFD技术模拟了发酵罐内不同搅拌桨组合下的搅拌流场,根据模拟试验结果,为设计提供数据支持。从模拟结果中提取了罐内底桨处的流速大小分布情况,同时研究了罐内特征线上的流速分布情况;利用Patch方法,研究了搅拌流场的混合时间,试验给出了搅拌桨功率,结合二者分析了搅拌桨组合的混合效率。结果表明上3层搅拌桨选用3斜直叶桨,底层桨选用6叶前抛物线式圆盘涡轮桨的搅拌组合为较优组合。模拟试验结果及分析为苏氨酸发酵罐搅拌器的设计提供了参考。     

大双叶片式搅拌器搅拌特性的研究

对大双叶片式搅拌器及国内4种搪玻璃搅拌器进行了实验研究及流场数值模拟,考察了桨型、转速、物料对各种搅拌器搅拌功率和混合时间的影响。实验表明,综合考虑搅拌功率和混合时间,作者提出的大双叶片式搅拌器的混合效率最高。     

新型搅拌桨在大型发酵罐中的应用

针对传统大型发酵罐中存在的混合性能差、能耗大等缺点 ,采用一种新型轴流式搅拌桨———英力桨 ,改进了传统的设计 ,并结合凹面叶涡轮桨的组合应用来获得较好的气液分散和整体混合效果。     

果粒饮料储液搅拌缸的设计与参数优化

设计一种果粒饮料储液搅拌缸,对储液搅拌缸缸体、搅拌桨结构进行设计,并给定其各项参数。采用正交试验法与FLUENT相结合进行数值模拟,确定搅拌桨安装高度、搅拌桨叶片直径、搅拌桨的旋转速度等因素对搅拌过程的影响程度,并对储液搅拌缸进行参数优化,得到最佳参数解。结果表明:影响储液搅拌缸搅拌稳定后果粒浓度幅值的因素主次顺序为:桨直径、搅拌速度、下层桨高度。研究成果可为后续的果粒饮料一体化灌装机的设计提供参考。     

三维运动连续进料式混合搅拌机

文章设计了一种新型三维运动连续进料式混合搅拌机。其结构包括机架、混合桶、搅拌轴、搅拌电机、旋转电机、旋转轴、集电环和电刷。该混合搅拌机一方面将混合桶的旋转和混合桶内搅拌轴的旋转结合在一起,大幅度提高了混料的效率,另一方面将旋转轴作为进、出料口,可以进行连续性装填,提高了效率,降低了能耗。图1参14     

一种骨抽提复合搅拌热压装置的研制与应用

研制出一种复合旋转搅拌自卸渣式热压抽提装置,该装置包括罐体、复合搅拌装置、投料装置三部分。装置采用卧式搅拌提取,避免了常规提取方式中提取液与固体物料混合不匀的难题,极大提高了加热速率和抽提效率;所采用的推进式刮板搅拌器和混合平桨式搅拌桨等距离相间隔安装,电机可以实现正反转,自动执行提取过程和出渣过程;使用夹套与搅拌内轴两维度加热法,缩短了升温时间,节约了能耗。以鸡骨为原料进行热压抽提工艺优化试验,结果表明:骨胶原蛋白提取率高达80%以上,节省蒸汽20%,升温时间从1.5h缩短为40min。该装置解决了常规提取罐提取不彻底、不易分离油脂、通用性差、对厂房和辅助设备要求高的问题,设备自动化程度高,是一种安全、高效、节能的热压抽提装置。     

脉冲气动调合搅拌技术在白酒勾兑中的应用

白酒的勾兑是把各种基酒或组分不同的酒相互搅拌混合的过程。勾兑过程调合搅拌可加快组分之间的相互融合、反应。脉冲气动勾兑调合搅拌技术采用压缩气体作为搅拌动力,勾兑过程在调合罐内可周而复始地使酒液形成“自下而上、自上而下”垂直循环运动,可加快酒体的混合、各成分之间的反应。脉冲气动调合搅拌技术在白酒勾兑应用中具有高效、灵活、节能、安全、免维修、容易安装、成本低、见效快等特征。（孙悟）     

麦草浆黑液传热性能的研究

通过改变传热温差以及搅拌槽几何构型和桨叶转速等实验条件，研究了麦草浆黑液在不同物性、流变特性、流体动力学条件及流动空间几何特征下的传热特征，并且应用传统数学建模及人工神经网络方法，建立了麦草浆黑液相关的传热数学模型与评价指标，结果表明，上述因素对麦草浆黑液传热性能有深远的影响。     

Modelling of shear rate distribution in two planetary mixtures for studying development of cake batter structure

The shear rate experienced by a fluid near the wall of a planetary mixer when agitated by a wire whisk tool has been estimated using a simple geometrical analysis. The bowl and whisk geometries were measured for a Kenwood KM250 and a Hobart N50 mixer which are in widespread use in domestic and laboratory installations. The shear rate is shown to be a maximum at the bowl wall. This value is relatively uniform over a large fraction of the wall height, except for a small volume near the base and the region above the maximum width of the mixer. The shear rate profile is sensitive to the vertical positioning of the agitator within the bowl. For standard manufacturer speed settings, the range of maximum shear rates was estimated to be 100-500 s⁻¹ in the Hobart and 20-100 s⁻¹ in the Kenwood.     

离散元法的螺旋搅拌机参数优化及其数据模型构建

为探讨螺旋搅拌机内糙米颗粒的随机运动和混合特性,采用离散元法(DEM)和试验相结合的方法模拟了糙米颗粒的运动轨迹.从单颗粒的随机运动和颗粒群的混合运动两方面分析了颗粒的运动规律和混合特性.分别阐述了螺旋搅拌机叶片的转速和充填量对颗粒混合程度的影响,应用SigmaPlot软件对仿真数据进行分析并分别建立转速、填充量与变异...