用流动可视化技术研究混合器内研究简报流场及混合效果

引　言不同流体的混合是化工、生物制品、食品工业等工艺过程中一道重要的工序 ,仅依靠流体在输送过程中的自然湍流扩散不能进行有效的混合 ,因此必须使用混合器 ,使液体在短时间内获得均匀的特性 ,达到满意的混合效果 ,并使损失的能量较小 .不同行业由于介质性能和混合要求不同 ,相应混合器的结构也不同 .通常国内外多采用经验类比法设计混合器 ,用取样分析法检验混合效果 .随着新技术的发展 ,深入研究流体混合机理对于高效节能混合器的设计具有重要意义 .尽管许多学者采用数值方法对混合器内部的流动和混合效果进行了研究[1,2 ],但由于数…     

喷射式液液混合器与静态混合器复合应用研究

喷射式液液混合器和静态混合器都是混合过程强化的重要设备。合理设计具有喷射式混合器、静态混合器的复合结构的新混合器,可以解决生产上的难题。新混合器能直接进行两种不同压力流体的混合,使压力较低流体混合后的压力有所提高,保证较好的混合效果,降低能耗,提高经济效益,简化流程。降低投资。     

撞击流混合器微观混合性能的研究

撞击流混合器是一种新型的微观混合器,今研究了T型直流对撞(IS)、锥形对撞(CIS)、直流旋撞(VS)和二次旋流旋撞(TVS)四种结构的撞击流混合器的微观混合性能。然后以Villermauxu/Dushman快速平行竞争反应测定混合器的离集指数Xs,并考察了流体流速、流体流速比和混合器结构对离集指数的影响。混合器混合效果用离集指数来衡量,离集指数越小混合效果越好。结果表明:其余工艺条件相同的情况下,流体流速越大,离集指数Xs愈小;两股流体流速比越小,离集指数Xs愈小;喷嘴进口管道直径越小,离集指数Xs愈小。锥形的比直线形的、旋流比直接撞击流混合效果要好,而且旋流使物料在混合器中的停留时间延长;根据实验数据模拟计算,T形撞击流微混合器的微观混合时间在1 ms数量级;用Fluent 6.2.1商业软件模拟计算了混合器内的流场分布情况,发现模拟计算结果和实验结果基本吻合。     

聚氨酯低压混合器内流场的数值模拟和实验研究

为探究聚氨酯低压混合器内流体流动状况以及不同混合头结构对混合器内组分输运过程的影响,利用流体力学软件Fluent,采用标准湍流模型和标准壁面函数,开启组分输运方程,不开启反应方程,对混合器内非稳态组分输运过程进行三维数值模拟。模拟结果表明:混合器内流体流动状况良好,无明显死区,混合器内组分输运过程混合时间为30 s;当叶片层数为8、周向叶片数为8、叶片倾斜角为15°时,混合头的混合效果最好。为验证模拟的可靠性,对混合器内组分输运过程进行实验验证。结果显示:模拟结果与实验数据具有较高的吻合度,最大相对误差低于5%,这表明利用CFD模型对低压混合器内组分输运过程进行预测和模拟是可行的、有效的。     

液-液混合过程中混合器的研究进展

混合器是一种应用于物料混合过程的重要工具,具有适用范围广、混合均匀、成本较低等优点.混合元件的结构、微通道以及外加动力对混合效果具有重要的影响作用,已经得到了国内外学者的研究与关注.介绍混合器在液-液混合中的应用.首先,根据是否含有活动元件将混合器分为动态混合器和静态混合器,微混合器分为被动式微混合器和主动式微混合器;然后,分析不同类型混合器的混合效果以及适用范围,阐述当前技术存在的优势与不足;最后,提出了高效化、连续化、节能化是未来混合器的发展方向.     

三元复合驱注入系统静态混合技术研究

应用Gambit和FLUENT软件对静态混合器四相流体掺混现象进行仿真计算,分析不同设计条件下流体掺混效果,为进一步优化设计三元复合驱注入系统静态混合装置的结构设定参考依据。     

气-气快速喷射混合器的模拟研究

为开发气-气快速喷射混合器,在Fluent软件平台上,采用k-ε湍流模型模拟研究了乙苯脱氢装置中快速喷射混合器混合效果随混合器结构尺寸和操作条件变化的规律,并用混合指数来表征流体的混合效果。模拟发现,喷嘴喷射速度、喷嘴直管段长度、喷嘴个数和工业负荷变化对气-气快速喷射混合器的混合效果有重要影响。当喷嘴喷射速度为142 m/s、喷嘴直管段长度为40 mm、喷嘴个数为6个时,气-气快速喷射混合器的混合效果最佳、混合压降较小。其模拟研究方法对气-气快速喷射混合器的工程开发有重要的指导意义。     

静态混合器的入口结构对液液分散的影响

静态混合器广泛应用于溶剂萃取,改造静态混合器的入口结构可以提升混合效果。为探究不同入口结构对液液分散的影响,以传统SK型静态混合器、非对流入口静态混合器、Roughton静态混合器、Y-静态混合器4种不同入口结构的静态混合器为研究对象,通过计算流体力学-种群平衡模型（CFD-PBM）数值模拟方法,考察了不同入口结构对静态混合器中液体流速、混合效果和Sauter平均直径（d32）的影响。模拟结果表明：不同入口结构的静态混合器具有显著差异的流体流动状态、混合效果和液液分散效果。混合效果和液液分散效果从好到差依次为Y-静态混合器、Roughton静态混合器、非对流入口静态混合器和传统SK型静态混合器。在混合元件区,4种入口类型的静态混合器的流速相同,但是混合元件发挥混合和分散的作用不同。Y-静态混合器和Roughton静态混合器作为液液分散设备,可以以较少的混合元件数实现高分散效果。     

SK型静态混合器内流体流动与传热数值模拟

利用Pro/e 5.0对SK型静态混合器进行参数化建模,运用ANSYS-CFX软件对混合器内流体的流场进行了模拟;分析了SK型静态混合器内流体的流动特性及混合机理,发现在单个混合元件的L/2长处流体的径向平均速度到达最大值,流体径向旋转方向与所在通道的混合元件螺旋方向相反;另外对静态混合器和空管混合器的传热性能进行了对比模拟,进一步证实了静态混合器具有更好的强化传热效果,为静态混合器的设计与研究工作提供了参考。     

旋转式混合器内流场数值模拟及研究

通过对旋转式Kenics混合元件、间断螺纹混合元件和交错平板混合元件引入CFD数值模拟,比较了高黏度不可压缩流体在不同流量、转速、元件单元数、机筒间隙、长径比下三种旋转式混合器内的应变速率.结果表明,增大入口处流量和转动轴转速,增加元件单元数,减少混合元件与机筒间间隙以及长径比,都有利于提高混合器内的平均应变速率,增强混合效果,在相同条件下间断螺纹元件混合效果最好;不同结构的混合元件存在最优结构参数组合.     

MAGNETICALLY STABILIZED FLUIDIZATION PART I GAS AND SOLIDS FLOW

A fluidized bed of magnetic particles, such as iron or magnetite, can be stabilized by applying an external magnetic field, as was shown earlier by Rosensweig and coworkers. The stabilization results in a suppression of bubble formation, little solids mixing and a much narrower residence time distribution of the gas flow; the gas flow rate in the dense phase is increased. In this experimental study the axial and radial mixing coefficients in the gas flow were determined as functions of several variables, such as gas flow rate and magnetic field strength. It appeared that the radial mixing coefficient is comparable to that in a fixed bed, and the axial mixing coefficient was greater than in a fixed bed but smaller than in a fluidized bed without stabilization. The axial mixing is the result of some channelling.

The mixing of the solids is very low, and if there is a continuous solids flow through the bed, deviations from plug flow can be reduced by increasing the magnetic field strength.

Apparently, the magnetically stabilized fluidized bed is well suitable for countercurrent gas-solid operations.     

销钉机筒挤出机螺杆圆周展开面内物料流动与混合的数值分析与实验

在一定简化条件下,对销钉机筒挤出机螺杆圆周展开面内的流场及分布混合效果以及销钉个数对流场和分布混合效果的影响进行了数值与实验研究.提出了流场中某点混合效果、整个流场平均混合效果以及混合效果统计分布的数值计算与评价方法.数值分析结果与实验结果具有较好的一致性.结果表明,销钉及螺棱切槽对物料具有明显的强化流动与混合的作用;6个销钉结构模型混合效果好于3个销钉结构模型,3个销钉结构模型好于有切槽无销钉结构模型,有切槽无销钉结构模型好于无切槽无销钉结构模型;有销钉结构较无销钉结构的平均混合效果提高30%～40%;有销钉结构随着时间的延长,混合效果不断提高,无销钉结构随着时间的延长,当混合效果达到一定值后则不再提高.     

圆排波瓣喷管引射器高效掺混流场数值计算

采用贴体曲线坐标、SIMPLEC算法和完全压力修正,在非正交性非常大的结构型同位网格上求解了圆排波瓣喷管引射器内流场的不可压Navier-Stokes方程,湍流采用标准k-ε涡黏模型.计算得到了引射器中热混合效率沿混合管轴向的变化规律和流向涡的演变规律.混合管中的流向涡阵列大大强化了主次流的掺混.但该型引射器的总体热混合效率不高,实验的3种主流温度下最大热混合效率为0.874.将混合管出口截面速度分布和温度分布的数值模拟结果与实验值比较,两者比较一致;模拟结果与混合管沿轴向的静压系数分布规律实验值也基本相同.     

直流电弧炉熔池流场与温度场的数值模拟

本文应用Spalding数值计算方法，移植顶吹转炉成功的数模与计算软件，加入电磁场洛仑兹力，在理论分析的基础上研制了30t底电极直流电弧炉熔池电磁流场温度场数学模型，开发了计算软件，计算了流场、温度场、循环流量、循环周期、物料混合时间等参量，为设计和冶炼工艺制度的合理化提供了参考依据．     

基于CFD的轴流泵内部流场模拟

利用数值流体动力学CFD（computational fluid dynarnics）软件对轴流泵内部的非稳态三维湍流流动进行了模拟,以研究其内部流动规律。计算域由转动的叶轮、固定的导叶体、进口流道和出口流道组成,使用了多重参考坐标系（MRF）和混合面（rnixingplane）把旋转区域和静止区域分开。计算得到了轴流泵转子叶片速度等值线,轴流泵转子叶片和轮毂的全压等高线。根据数值计算数据对轴流泵的外特性进行定量的预估。计算结果有助于深入了解轴流泵的内部流动机理,指导轴流泵的水力设计。     

A PROPOSAL FOR TREATMENT OF TURBULENT MIXING IN A TWO-PHASE SUBCHANNEL FLOW

We propose a practical method for the treatment of turbulent mixing rate in a two-phase subchannel flow in a hydrodynamic non-equilibrium state. Based on the assumption that the fundamental modes of the inter-subchannel fluid transfer in such a state are turbulent mixing, void drift, and diversion cross flow, the turbulent mixing rate is considered to be equal to that in the hydrodynamic equilibrium state that the flow will attain. The applicability of the method is examined by experiments concerning the axial variation in tracer concentration in a non-equilibrium flow without diversion cross flow. A good agreement is seen between the calculations and the measurements.     

ELECTROOSMOTIC HELICAL FLOW PRODUCED BY COMBINED USE OF LONGITUDINAL AND TRANSVERSAL ELECTRIC FIELDS IN A RECTANGULAR MICROCHANNEL

We theoretically devise and simulate a microelectrode system that produces electroosmotic helical flow in a straight rectangular microchannel. In addition to a pair of primary electrodes that generate a longitudinal electric field, sets of secondary electrodes are installed to produce a transversal electric field. The secondary electrode system consists of point electrodes embedded along two edges of the bottom surface of the channel. The transversal electric field developed across the bottom surface causes the electroosmotic motion of fluid at the bottom of the channel along the transversal direction. As a combined effect of the primary electrode system that produces unidirectional longitudinal flow along the channel and the secondary electrode system that produces transversal flow across the bottom surface, the flow inside a rectangular microchannel follows a helical pattern. After simulating the electroosmotic helical flows developed in microchannels we analyze the mixing of sample liquid in such flow fields by calculating the trajectories of fluid particles.     

ELECTROOSMOTIC HELICAL FLOW PRODUCED BY COMBINED USE OF LONGITUDINAL AND TRANSVERSAL ELECTRIC FIELDS IN A RECTANGULAR MICROCHANNEL

We theoretically devise and simulate a microelectrode system that produces electroosmotic helical flow in a straight rectangular microchannel. In addition to a pair of primary electrodes that generate a longitudinal electric field, sets of secondary electrodes are installed to produce a transversal electric field. The secondary electrode system consists of point electrodes embedded along two edges of the bottom surface of the channel. The transversal electric field developed across the bottom surface causes the electroosmotic motion of fluid at the bottom of the channel along the transversal direction. As a combined effect of the primary electrode system that produces unidirectional longitudinal flow along the channel and the secondary electrode system that produces transversal flow across the bottom surface, the flow inside a rectangular microchannel follows a helical pattern. After simulating the electroosmotic helical flows developed in microchannels we analyze the mixing of sample liquid in such flow fields by calculating the trajectories of fluid particles.     

EFFECT OF FLOW PATTERNS ON EPOXIDATION OF PROPYLENE WITH ETHYLBENZENE HYDROPEROXIDE

The process of producing propylene oxide by epoxidation of propylene with ethylbenzene hydroper-oxide is one of the most promising methods in recent years.In order to select an optimum reaction equip-ment technologically,the mathematical models of epoxidation reactor for plug flow,single-stage andmultistage perfect mixing have been founded in this paper by means of the kinetic model on epoxidationand the effects of various flow patterns on the reaction are also discussed.The analyses show that themultistage reactor is a more ideal one for industrial equipment,and its optimum operating conditions aresuggested.