稠油掺稀混合器混合机理与结构设计

稠油掺稀降粘开采时,存在稠油与稀油混合不均匀的问题,而混合器是目前掺稀降粘工艺中提高混合效果的主要工具。首先分析了掺稀降粘机理和混合机理,因此,要提高掺稀混合效果,就需要在掺稀管柱中增加混合元件。针对目前存在的几种混合器,根据有无自由旋转的叶轮分为静态混合器和动态混合器,而静态混合器容易造成流道堵塞,混合效果受流体流速影响较大等问题,现有动态混合器存在旋转动力不足,搅拌效果不好等问题。新型混合器设计有旋转动力叶轮和搅拌叶轮,旋转动力叶轮在流体的冲击下旋转提供动力,搅拌叶轮在旋转动力叶轮的带动下主动旋转。通过仿真对比分析发现,从速度迹线和稀油体积分数分布曲线来看,新型混合器比自动旋转动态混合器有更强的混合效果。     

真空注型机动态混合器混合性能模拟研究

在真空状态下,为将混合时间尺度小、粘度较高的不同液体快速均匀混合,提出了一种带有挤压槽轮和搅拌叶轮的动态混合器,介绍了这种动态混合器的结构原理和混合机理。基于FLUENT中的动网格模型、Mixture多相流模型、RNGκ-ε湍流模型及PISO算法,对混合器预混合管道不同出口位置、叶片数量、叶轮转速等不同条件下的两相流混合效果进行了数值模拟,结果表明:预混合管道出口位置不同时,混合效果不同;当叶片数量为16时,混合效果最理想;模拟还表明,增加叶轮旋转速度对混合效果作用明显,但是达到一定转速后,混合效果趋于稳定。在此基础上,通过液体质点运动矢量图、速度流线图和湍动强度分布云图,分析了加速溶液混合均匀的是叶轮二次剪切和混合器中运动部件对流场的湍动作用,选用环氧树脂(E51)与对应的固化剂进行混合并浇注成型,并对制品的硬度进行了测试,实验结果表明该混合器混合性能可靠。     

肥料颗粒混合技术研究

在机械混合机理的研究基础上,分析了叶轮转速和装料率对肥料颗粒混合度的影响,并对螺带式混合器和锚式混合器的混合特点进行了分析.通过研究不同混合叶片的相互作用,提出了螺带-螺杆组合叶轮、锚-螺杆组合叶轮和内-外直叶片组合叶轮的多叶轮设计方案.实践表明,在低转速情况下,多叶轮的混合特性与单一叶片相比有明显的提高,同时,内-外直叶片组合叶轮容易加工,具有较广的的混合适应性,满足了简易混合装置的设计要求,可以在复混肥料的生产中得到有效应用.     

涡旋前伸式双叶片污水泵流场分析与性能预测

为研究涡旋前伸式双叶片污水泵流动规律,采用标准k-?模型和SIMPLEC算法对涡旋前伸式双叶片污水泵叶轮内部流动进行了数值模拟,得出了叶轮内的压力、速度、湍动能的分布情况,从而分析出该型泵叶轮流动的特点和通过能力提高的原因.在流场分析与计算的基础上,提出了性能预测的方法,对规定工况点的性能进行了预测,并分析了预测结果和试验结果差异的原因,从而为评价设计效果提供了有效的手段.     

涡旋前伸式双叶片污水泵流场分析与性能预测

为研究涡旋前伸式双叶片污水泵流动规律,采用标准k—ε模型和SIMPLEC算法对涡旋前伸式双叶片污水泵叶轮内部流动进行了数值模拟,得出了叶轮内的压力、速度、湍动能的分布情况,从而分析出该型泵叶轮流动的特点和通过能力提高的原因。在流场分析与计算的基础上,提出了性能预测的方法,对规定工况点的性能进行了预测,并分析了预测结果和试验结果差异的原因,从而为评价设计效果提供了有效的手段。     

椭圆螺旋管道混合器混合效果模拟研究

应用CFD技术研究了椭圆螺旋流道内两相液体在充分发展条件下的混合效果。基于FLUENT软件,对混合性能进行了数值模拟研究,讨论了椭圆螺旋管道混合器的截面形状、曲率半径、螺距3种因素对该混合器混合效果的影响。模拟所得液相的流动状态与实验结果具有很好的一致性。提取相应截面液体的混合不均匀系数,分析结果表明:截面形状的变化会给螺旋管道混合器造成不同程度的狭小区域,对混合均匀性影响较大;增加螺距会对混合产生消极的影响;当曲径为某一特征值时,混合效果可达到最好状态;同时,通过仿真分析得出,液体流速的改变对混合器中液体的混合效果影响不大;通过对流场内部剪切速率、流线、质点速度场的分析,讨论了粒子无序运动是螺旋混合器内液体充分混合的关键因素。     

一种高粘度两相流静态混合器混合均匀度的仿真分析

在常见类型混合器的基础上设计了一种新型的高粘度两相流静态混合器。基于Fluent软件分析了预混单元对整体混合效果的影响,并分析了混合单元数量和流体入口速度对混合均匀度的影响。分析结果表明带预混单元混合器的混合效果好于不带混合单元的,还表明当混合单元数量为3时能在不同的入口速度下获得理想的混合效果。在此基础上,根据质点的速度场和流场分布状态,分析并说明了杂乱的速度和流线分布是获得良好混合效果的根本原因。同时,通过仿真分析了粘度对混合效果的影响,结果表明该混合器的混合均匀度随着液体粘度的增大而提高,还表明该混合器对中、低粘度的液体也有良好的混合效果。     

主辅通道型微混合器的设计与制作

为了实现微量液体的快速均匀混合,设计了一种PDMS双层结构的新型微混合器。研究了混合器的制作方法以及几何尺寸和Re数对混合的影响。依据Fick第一定律介绍了主辅通道型微混合器的设计原理;采用有限元方法对不同几何尺寸及Re数下混合器中液体的速度流场及浓度场进行了数值模拟;数值分析显示,随着主辅通道出口宽度比的减小,通道长度的增加和雷诺数的减小,混合器的混合率增加。最后,依据仿真结果制作了主辅通道深度比为0.71,出口宽度比为1,通道长度为9mm的微混合器并进行了去离子水和红墨水的混合实验。实验结果表明:当Re5时,设计的混合器能实现液体的快速混合,并且混合率随着Re的减小而增大,基本满足低Re数下微量液体快速均匀混合的要求。     

三维交叉导流式微型静态混合器的研究

从微尺度流动的特征出发,设计了一种新型静态微型混合器,通过在微通道内设置导流块的方式诱发横向的速度分量,减少混合长度,从而增强分子扩散作用,达到分子级混合;运用流场仿真技术分析了微型混合器内流场的运动规律,阐述了发生混合的机理;罗丹明染料的混合试验可以直观地检测微型混合器的混合效果,同时采用计算图像灰度值标准差的方法定量分析了微型混合器的性能与结构参数、流量的关系。     

内置叶片型静态混合器结构优化研究

为提高静态混合器对过程气与空气的混合效果,基于CFD方法,对内置叶片型静态混合器不同叶片数量、排列方式进行了数值模拟计算.对比分析内部的速度、湍流、组分等分布情况,提出一种新型结构,为内置叶片型静态混合器设计提供参考依据.     

直旋混合射流破岩钻孔参数试验研究

直旋混合射流是由通过喷嘴叶轮中心孔的直射流和叶轮加旋槽产生的旋转射流经混合段混合而成的一种新型高效射流,它综合了旋转射流破岩面积大和直射流破岩深度大的优点.试验研究了叶轮中心孔直径、混合段长度、扩展腔扩展角、喷距和压力等5个主要参数对直旋混合射流破岩效果的影响规律.结果表明,叶轮中心孔直径为2mm、混合段长度为8mm、扩展腔扩展角为60°的喷嘴产生的射流具有较强的破岩能力;试验条件下,直旋混合射流破岩最优喷距约为喷嘴出口直径的6倍;增大射流压力可以大幅提高直旋混合射流的破岩体积.     

静态混合器在聚乙烯醇生产中的应用

静态混合器是一种结构简单、紧凑、节能的混合设备。两种流体在流经静态混合器时受混合单元的约束,产生分流、合流、旋转,使流体相互间达到充分的混合。通过实践分析静态混合器在使用中存在的问题进行原因查找,找出解决问题的办法,改善混合效果和延长设备使用周期。     

多重涡杆式管道混合器的开发与应用

针对常用管式静态混合器作用时间短、混合效果不佳的问题,开发了新型多重涡杆式管道混合器,取得了良好的混合效果。     

一种提高磨料与水射流混合效率的新装置

将涡旋运动基本思想引入磨料供料过程的分析研究中,设计出一种新装置——螺旋混合器并对其进行了对比试验。试验结果表明,螺旋混合器对改善磨料供料条件,提高磨料与水射流的混合效率是有利的。     

混合体锥度对油气混合器性能的影响

根据一种新的油气混合原理,在混合腔体中加入一个锥形体,设计了一种新型油气混合器,并利用FLUENT对三种不同混合体锥度的油气混合器内流场进行了仿真分析。仿真实验结果显示：锥体锥度对油气两相环状流的形成和周向分布均匀性有一定影响;选择合理的锥度有利于提高混合器性能。     

高压煤粉混合及发电装置的设计

针对高炉煤粉喷吹过程中煤粉混合不均匀、压能浪费的问题,提出了一种新型工业设备——高压煤粉混合及发电装置。主要由直通闭式叶片轮、对称直通式空心轴转子组成。利用多叶道分流原理,使煤粉混合更均匀;由能量守恒定律,将高压煤粉压能转化为叶片轮的机械能并带动发电机转子转动,实现了煤粉发电的创新。用Solid Works对该装置进行了建模,用FLUENT对煤粉在叶道中的流场分析。结果表明,煤粉能较好的进入装置与空气混合,推动叶轮旋转发电。     

柴油机尾气后处理混合器对NH3分布均匀性影响的研究

本文研究混合器对NH_3分布均匀性的影响,对提高NO_x转化率、降低排放污染物具有指导意义。文章通过CFD软件对SCR后处理系统进行模拟仿真,改变变量波浪型混合器,进行不同排温工况下模拟实验。结果表明:加装波浪型混合器可以有效改善NH_3与尾气混合的均匀性;加装波浪型混合器相比不加装混合器的SCR后处理系统NO_x转化率可有效提升5%左右。     

微量润滑切削多组分在线混合器结构设计及仿真

为促进不同切削液在线混合,设计了混合器结构,进行了切削液雾滴分布均匀性数值仿真试验,并开展试验验证.结果表明:具有分流器结构,且进液口位于混合管中心部位的混合器均匀性指数γa值和变异系数CV值分别为0.8734和0.3638,均高于其他混合器;进行实际喷雾试验,基于水敏纸上雾滴分布,所得γa和CV值分别为0.8928和0.2844,近似于数值仿真结果.试验证明了基于数值仿真进行均匀性分析的可行性,验证了具有分流器结构,且进液口位于混合管中心部位的混合器性能优良,可以用于生产中切削液的在线混合式微量润滑.     

微量润滑切削多组分在线混合器结构设计及仿真

为促进不同切削液在线混合,设计了混合器结构,进行了切削液雾滴分布均匀性数值仿真试验,并开展试验验证.结果表明:具有分流器结构,且进液口位于混合管中心部位的混合器均匀性指数γa值和变异系数CV值分别为0.8734和0.3638,均高于其他混合器;进行实际喷雾试验,基于水敏纸上雾滴分布,所得γa和CV值分别为0.8928和0.2844,近似于数值仿真结果.试验证明了基于数值仿真进行均匀性分析的可行性,验证了具有分流器结构,且进液口位于混合管中心部位的混合器性能优良,可以用于生产中切削液的在线混合式微量润滑.     

基于混沌混合的分合式微混合器研究

按照混沌混合理论构建了Smale、Helical和Baker三种微混合器,为研究其混合机理与混合效果,对不同雷诺数下的对流扩散和混合进行了数值模拟,并用实验结果进行了验证。结果发现：实验结果与数值模拟结果吻合得很好。在低雷诺数下,由于Baker微混合器中流体的分层作用强,明显增大了流体的接触面积,也加快了流体混合速度,其混合效果要明显优于另外两种混合器;然而,在较大的雷诺数下,Smale微混合器中流体混合效果则优于Baker微混合器,其原因是Smale微混合器的分层效果虽然不如Baker微混合器,但其对流作用明显强于Baker微混合器;Helical微混合器因没有分层作用,其混合主要依赖于对流,所以在低雷诺数下混合性能较差,而高雷诺数下混合性能有所提高。