非牛顿流体在叶片式静态混合器中的传热强化特性

非牛顿流体在化学、食品和材料等领域具有关键作用，但高表观黏度使其通常具有低传热特性。叶片式静态混合器作为一种高效的传热强化设备，在化工过程强化中具有鲜明的技术特色。本文针对非牛顿流体在Kenics静态混合器（KSM）和Lightnin静态混合器（LSM）内的流动和传热特性进行了比较研究。重点分析了体积流量、元件长径比及流体浓度等参数对羧甲基纤维素（CMC）幂律流体的流动及传热影响。结果表明，在相同工况下，随着CMC溶液的体积流量增大，管道内的换热系数和压降均增大。静态混合元件的插入使得换热系数和压降显著提高且Lightnin元件产生的影响更明显。元件长径比和CMC溶液浓度影响流体在管道内的流动和换热。随着长径比的减小，传热性能得到提高，但其增大的阻力系数影响占据主导地位，综合换热性能系数（PEC）降低。溶液浓度的增大使得管道换热能力逐步削弱，并对管道内压降的提升有显著影响，综合换热性能降低。总结得出，在体积流量为4.5×10-4m3/s，质量分数为0.374%、长径比为3.0时，KSM的PEC最大为2.114。