高塔复合肥熔体料浆与粉体物料的喷射混合装置设想

设想一种高塔复合肥熔体料浆与粉体物料的喷射混合装置,采用喷射器和离心泵结构,与具有加热功能的混合搅拌桨结合,以适应超细粉体物料的快速混合,可望生产高质量的球形颗粒复合肥.     

新型翼形轴流桨的搅拌性能研究

本文研究了翼型轴流桨在不同条件下的混合、传质、搅拌功率.结果表明:同传统的圆盘涡轮桨相比,翼型轴流桨具有混合效果好,传质效率高、搅拌功率低等特性.     

几种单层桨搅拌槽内宏观混合特性的比较

为了丰富对向心桨的混合特性的认识,比较了向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨的单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,考察了搅拌转速、桨叶离底高度对搅拌槽混合时间和功率特性的影响。结果表明,四种桨的宏观混合时间均随着搅拌转速的增加而减少,搅拌功率均随转速的增加逐渐增大。当转速相同时,四种桨型中Rushton桨的功率消耗最大,三斜叶桨功率消耗最小,向心桨的功率消耗仅仅比三斜叶桨高。桨叶离底高度的变化对四种桨型的混合时间和功率的影响不尽相同。混合效率的影响因素大小顺序为：搅拌转速>桨型>桨叶离底高度。在考察的四种桨型中,向心桨的混合效率最高。研究成果可为向心桨等新型搅拌桨的工业应用积累实验数据,为其优化设计和放大提供理论依据。     

在役涡轮搅拌桨混合过程流热耦合有限元分析

化工搅拌装置内的流体流动伴随着显著的传热过程,由于搅拌流动的复杂性以及温度的分布难以测量,采用试验法具有一定的局限性。利用计算流体力学(CFD)软件,采用标准k-ξ紊流模型,分析了非稳态非等温情况下,涡轮搅拌桨混合过程中搅拌槽中流体的三维紊流流场和温度场的分布。结果表明,大型搅拌反应装置采用搅拌桨通蒸汽加热方式,能够使搅拌槽温度分布更加均匀,热量扩散更加迅速。     

几种单层桨搅拌槽内宏观混合特性的比较

为了丰富对向心桨的混合特性的认识,比较了向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨的单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,考察了搅拌转速、桨叶离底高度对搅拌槽混合时间和功率特性的影响。结果表明,四种桨的宏观混合时间均随着搅拌转速的增加而减少,搅拌功率均随转速的增加逐渐增大。当转速相同时,四种桨型中Rushton桨的功率消耗最大,三斜叶桨功率消耗最小,向心桨的功率消耗仅仅比三斜叶桨高。桨叶离底高度的变化对四种桨型的混合时间和功率的影响不尽相同。混合效率的影响因素大小顺序为:搅拌转速桨型桨叶离底高度。在考察的四种桨型中,向心桨的混合效率最高。研究成果可为向心桨等新型搅拌桨的工业应用积累实验数据,为其优化设计和放大提供理论依据。     

涡轮自吸桨强化气液混合及氧化反应速率

自吸式搅拌桨具有强化多相及均相体系混合的特性,被广泛应用于化工冶金等领域。本文提出了一种新型涡轮自吸桨,并对其在混合及氧化还原过程中的强化作用进行了研究。以电导率法作为测定方法,以混合均匀时间作为表征参数,对搅拌转速、搅拌输入功率、示踪剂添加位置、吸气和吸液混合等影响因素进行了系统研究。研究结果表明,混合均匀时间随搅拌转速增加而降低,且存在临界转速,即为200r/min,当搅拌转速大于临界转速200r/min后,混合均匀时间基本维持稳定;当搅拌桨以吸气形式运转时,其他条件相同的情况下,自吸桨200r/min转速的混合效果与常规搅拌桨350r/min的混合效果相当;当搅拌桨以吸液形式运转时,自吸桨在0.27kW/m³输入功率下可达到常规搅拌桨1kW/m³以上输入功率的搅拌混合效果。同时,本文以水杨酸为活性氧捕集剂,初步探究了自吸式搅拌桨在强化氧化还原过程的机理,研究结果表明自吸式搅拌桨在吸气运转过程中,混合搅拌体系产生了羟基自由基,对应羟基化产物在120min后积累浓度为73.47μmol/L。此外,以二价铁为氧化剂受体,以二价铁的氧化效率为表征参数,对自吸式搅拌桨实际应用效果进行了系统研究,研究结果表明,在氧化二价铁的过程中,当pH为5.0时,自吸桨氧化优于曝气氧化效果;在pH=4.0、常温条件下,相较于普通搅拌桨,自吸式搅拌桨对应体系的氧化效率达到30%,是常规搅拌桨的10倍;当转速大于300r/min时,转速增加对氧化平衡终点影响较小,对氧化速率影响较大,即转速为400r/min的氧化效率比300r/min的氧化效率高30%。     

干式发酵搅拌器流场数值分析及结构参数优选

为了研究干式发酵搅拌器的搅拌效果,通过流体力学软件Fluent,采用动网格模型和多相流模型对干式发酵搅拌器中的混合过程进行了数值模拟,考察了搅拌转速、搅拌桨长和搅拌桨层数等因素对搅拌功率、混合时间、混合能和扩散流场的影响。研究结果表明,降低搅拌转速,有利于减小搅拌能耗,提高混合效率,但从工程效率角度,搅拌转速的选取不宜低于3 r/min;当搅拌桨长为1 200 mm时,搅拌的混合效率最高;当搅拌器搅拌转速大于6 r/min时,三桨搅拌器混合效率高于四桨搅拌器。     

基于CFD的羰基合成反应器放大及桨型优化

对带三层组合搅拌桨的羰基合成反应器进行计算流体力学(CFD)模拟,对比分析了反应器放大前后及底层桨优化前后反应器内流场、气含率分布和搅拌功率等参数的变化规律,研究反应器的放大及桨型优化效果。模拟结果表明,当釜径从4 600mm放大到5 200mm时,反应器内流场分布和气含率分布与放大前相似,具有相近的混合效果,说明放大后的搅拌桨能达到预定的效果,所选用的放大准则是合理的。采用新弯叶径向流搅拌桨替换底层直叶径向流桨后,发现该搅拌桨不仅具有更好的搅拌混合效果,而且搅拌功率较直叶桨搅拌功率降低了约51%。     

粉体混合过程及搅拌功率的DEM数值模拟和实验

采用数值模拟与功率测试相结合的方法,研究直叶桨式粉体混合机搅拌过程及搅拌功率、扭矩的变化规律。对粉体混合机内球形颗粒的混合过程进行离散单元法DEM数值模拟,研究直叶桨式粉体混合机内搅拌转速、搅拌桨直径、桨叶数目等特性参数对粉体混合时搅拌功率和扭矩的影响,并拟合得到功率计算公式。搭建粉体搅拌试验台,测试粉体搅拌功率并与模拟结果比较。结果表明,直叶桨式粉体混合机内功率消耗与搅拌桨转速、搅拌桨直径、桨叶数目等特性参数有密切关系。同时,扭矩值和功率值与搅拌桨转速、搅拌桨直径和桨叶数目都呈正相关。实验得到了与模拟类似的扭矩-转速关系以及功率-转速关系,模拟值与测试值具有较好的吻合性,验证了所推导公式的准确性。     

液化搅拌过程混合性能的研究

为研究搅拌槽内液化过程的混合情况，以糙米粉溶液液化过程为研究对象，采用计算流体力学方法对3种搅拌桨的流场分布、混合时间、功率大小、剪切力大小等方面进行了模拟和分析。结果表明：倾斜大直径搅拌桨（ILD）与多叶片组合式搅拌桨（MBC）和最大叶片式搅拌桨（MB）相比有更强的径向混合能力，近桨叶处的径向速度相比多叶片组合桨和最大叶片桨增加4倍左右；倾斜大直径搅拌桨的死区占比最少，对物料的混合效果最好，在相同的操作条件下，倾斜大直径搅拌桨的功率降低了18%，在保持低能耗的同时，倾斜大直径搅拌桨平均剪切速率更大，更有利于非牛顿流体层流条件下的混合。     

一种具有搅拌桨的微波夹层反应釜内多物理场特性研究

微波加热化学反应速度快、效率高,因此微波反应器被应用于辅助化工生产中。然而,加热不均匀是目前微波加热化学反应的主要问题,因此在微波夹层反应釜内引入流体搅拌桨,并采用COMSOL仿真软件将麦克斯韦方程、传热方程和流动方程进行多物理场耦合计算,探讨物料介电特性、微波功率和搅拌桨参数对微波加热特性的影响,研究发现:(1)当物料的相对介电常数在(2.16-0.28j)~(2.73-0.13j)之间时,微波加热均匀性较好;(2)加热2 s后,微波加热均匀性呈现出规律性变化;(3)随着微波功率的增大,相同加热时间下物料温升变快,但搅拌功耗也越高;(4)叶轮直径和搅拌转速越大,物料的温度变异系数越低,微波加热均匀性越好;变异系数随着叶轮离底间隙的增大先减小后增大,功耗随着离底间隙的增大线性减小;(5)搅拌桨参数对功耗和温度变异系数影响的显著性为:搅拌转速>叶轮直径>离底间隙。     

变截面式搅拌桨在湿法磷酸萃取槽中的应用

介绍变截面式搅拌桨在陕化化肥股份有限公司复肥厂50 kt/a(以P2O5计)磷酸装置萃取槽的应用,并对比分析单槽单桨工艺中变截面搅拌桨和单槽多桨工艺中涡轮式搅拌桨,评价其设计性能、运行特点和运行效果。     

非均相聚合反应中乳化剂用量及搅拌状况对粒径大小的影响

以釜径为74mm,无挡板的玻璃搅拌釜为反应釜,恒温水浴为热源;自来水为冷却水组成了一套冷模的聚合反应实验装置,同时采用蜂蜡为分散相,去离子水为连续相,Span-80及Tween-60为乳化剂,以二叶平桨、二叶斜桨直边、二叶斜桨圆边及三叶后掠式搅拌桨叶为基准,分别研究了乳化剂用量及不同搅拌状况对粒径大小的影响。结果表明：在低转速下,三叶后掠式搅拌桨的搅拌效果最好;在一定范围内,同一转速下的树脂的平均粒径随乳化剂用量的增加而减小。     

基于Fluent的流场数值模拟在制脂釜设计中的应用

基于Fluent平台,采用多重参考坐标法(MRF),以2#通用锂基润滑脂为工作介质,对桨框组合式双向搅拌脂釜内流场进行数值模拟。考察应用内外双向搅拌方式以及变形折叶桨时,制脂釜内宏观流场的分布特点,分析了折叶角θ、桨间距l和搅拌转速ω等参数的变化对流场的影响。结果表明,双向搅拌和变形折叶桨明显改善了物料流动状况;折叶角θ取45°时产生的流场分布较22°、60°更优;当桨间距l在(0.16~0.24)D范围内取值对流动特性和搅拌功率影响不大;内桨搅拌ωi转速高于200r/min后,提高转速无益于流场改善。     

污泥间接干燥过程的实验研究

污泥间接干燥是以热传导为传热方式的干燥过程。采用楔形桨叶式干燥机进行污泥干燥实验,研究了污泥的间接干燥过程,测得了污泥在干燥机不同位置的温度及其相应的含水率,验证了污泥的间接干燥过程遵循预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段的一般规律,获得了不同转速下污泥干燥过程的平均传热系数,且平均传热系数随着搅拌转速的提高而增大。     

一种具有模式搅拌的微波反应釜内多物理场特性分析

生物柴油作为一种新能源已引起了广泛关注，微波加热因其高效性被广泛用于制备生物柴油。然而，微波的不均匀加热是目前亟须解决的主要问题，因此本文在微波夹层反应釜内引入一种模式搅拌器，通过COMSOL软件耦合麦克斯韦、传热方程，对微波加热过程进行多物理场仿真，并采用动网格技术处理模式搅拌，探讨不同模式搅拌器参数对微波加热特性的影响，发现：①与无模式搅拌的微波加热模型相比，模式搅拌时刻改变物料中的电场分布，从而改善加热效率和加热均匀性；②物料平均温度与温度变异系数（COV）随搅拌器高度和长度的增加，整体上呈下降趋势；③物料平均温度随搅拌转速的增加线性提高，COV随转速的增加整体上呈上升趋势；④通过响应面分析发现对平均温度和COV产生影响的因素为：搅拌器高度>搅拌转速>搅拌器长度，其中搅拌器高度与转速的交互作用对平均温度影响显著；最后综合考虑平均温度和COV，响应面优化后的最佳搅拌条件为：搅拌器高度λ_H=0.164、搅拌器长度λ_B=0.31、搅拌转速N=30r/min，此时COV=0.11×10^-2、平均温度为22.15℃。     

搅拌强度对白炭黑结构的影响

研究了搅拌强度对稻壳制备优质白炭黑结构的影响，实验采用两步反应器分别探讨了搅拌浆结构和一、二步反应器搅拌浆的不同转速对白炭黑吸油值和表观密度的影响，结果表明，搅拌强度是影响白炭黑质量的主要因素之一，当采用片状搅拌浆结构时，一步、二步反应器的适宜搅拌速度分别为500r/min和250r/min。     

Numerical Study on Thermal Safety of Emulsion Matrix in Emulsifier

The purpose of this study is to research the effect of high speed stirring by emulsifier blades on the thermal safety of emulsion matrix. In order to analyze thermal safety of emulsion matrix in emulsifying process, the heating effect influenced by rotor speed and emulsify temperature was combined with self‐heat properties of emulsion matrix in this study. Computational fluid dynamics (CFD) is used for analysis. The emulsifier model adopts simplified CYJ type emulsifier, which is a kind of vertical emulsifier and has a large stirring area. The self‐heat properties of emulsion matrix are described by Arrhenius equation. The simulation results showed that heat could not accumulate in emulsion matrix due to the strong turbulence formed by stirring. But, because of the shear stress and friction, a high temperature region will be formed around the blades of the rotor in a short time. If the stirring speed reaches 10300 rpm, the temperature in this region would be able to reach the critical ignition temperature of emulsion matrix.     

基于大黏度变化流场调控的聚合物裂解反应搅拌装置结构优化

本文针对反应釜中裂解反应的变黏度搅拌过程进行研究,完成了不同搅拌形式下的反应釜釜体流场模型构建,进行了流体速度场模拟,并对物料流体速度进行了统计,通过对结果的对比,得到了锚框式搅拌桨、涡轮式搅拌桨、桨式搅拌桨在变黏度情况下的搅拌特性,进而对桨型设计优化起到提供依据的作用。     

Experimental Study and Modeling of Crystalline Powders Vacuum Contact Drying with Intermittent Stirring

Modified literature models were successfully applied to simulate the evolution of the average solvent content (ethanol) of potassium chloride bed during vacuum contact drying with intermittent stirring. Our new modeling approach incorporated the following modifications: the introduction of a jacketed vessel heat transfer coefficient and an accumulation term for the heating wall temperature; the application of alternate static bed and stirred bed conditions; and modeling of all the three drying phases, namely the constant rate phase, the transition phase, and the falling rate phase. Moreover, several validation experiments were carried out with different operating conditions to identify the values of the unknown model parameter. The optimal stirring conditions were investigated by calculating total drying times for different sequences of stirring and no stirring periods.