错位六弯叶搅拌槽内假塑性流体的混合特性

在直径为0.21 m的搅拌槽内,使用FLUENT?软件对错位六弯叶桨的流动场及混合性能进行了数值模拟.工作介质分别选用牛顿流体(水)和假塑性流体1.0%(wt)黄原胶水溶液,计算采用标准κ-ε湍流模型,并将牛顿流体的速度场分布与粒子图像测速仪(PIV)实验结果进行了比较.通过与标准六弯叶桨进行对比分析,阐述了错位桨用于假塑性流体搅拌时在混合速率和混合效率方面的特性.结果表明:速度矢量的计算值与 PIV 实验数据吻合较好,湍流模型的计算结果可靠;混合过程与流场结构密切相关,监测点位置对浓度变化有较大影响.错位六弯叶桨的混合时间数明显小于标准六弯叶桨,混合速率更高,同时错位六弯叶桨的混合效率大大高于标准六弯叶桨,单位体积混合能只有标准六弯叶桨的52%,具有节能功效,体现出错位桨的优越性.     

四叶片倾斜涡轮结晶器内流场和浓度场模拟

利用计算流体动力学(CFD)方法计算了四叶片倾斜涡轮结晶器内流体混合过程的流动场和浓度场,考察了搅拌桨在不同位置对搅拌混合流场及混合时间的影响,并结合电导率实验对模拟结果进行了验证.结果表明:当搅拌桨离底高度为液体高度的1/3时,结晶器内流场分布比较均匀,混合时间较短,适合工业上底部进料的结晶器.     

双层桨搅拌假塑性流体混合特性的数值模拟

在直径为0.21 m的搅拌槽内,采用计算流体力学的方法,工作介质为质量分数1.0%的假塑性流体和1.5%的黄原胶水溶液,分别对错位六弯叶桨、六弯叶桨与45°三斜叶桨组成的双层桨混合性能进行了数值模拟,并做了对比分析,考察了层间距对搅拌流场的影响,探讨了不同形式的组合桨对混合特性的影响,确定了不同搅拌转速下较为适宜的层间距,并将错位六弯叶组合桨形式应用于FCC催化剂成胶搅拌过程。结果表明:在层流状态下,6PBT组合桨层间距为时可形成层间连接流,在过渡流区域时,层间距保持在左右比较适宜;6PBT组合桨在混合速率和混合效率方面都有一定优势。根据中试实验结果,催化剂颗粒耐磨损指数由2.6提高到了1.9,产品质量得到进一步提高,且节能在15%左右,因此是一种值得推广的双层组合搅拌器形式。     

刚柔组合桨强化粉煤灰酸浸搅拌槽内固液混沌混合

传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限，导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系，研究了刚柔组合酸浸搅拌槽内混沌混合特性及能量耗散规律。采用扭矩传感器采集扭矩时间序列信号，借助Matlab软件编译计算混合过程中最大Lyapunov指数和多尺度熵等混沌特性参数，以单位体积功耗表征搅拌反应器的功率特性。实验考察了搅拌桨安装离底高度、柔性片长度、柔性片宽度等因素对酸浸槽内粉煤灰混沌混合的影响，对比了刚性桨与刚柔组合桨体系的能耗差异。研究结果表明：刚柔组合桨通过柔性片的作用，能增大搅拌桨的卷吸力，进而减少固体颗粒沉槽现象，促进全槽混沌混合；在最优化条件（120 r/min，搅拌桨安装离底高度为T/4，柔性片长度为1.2H ₁、柔性片宽度为D/8）下，体系最大Lyapunov指数达到最大值0.0645，各尺度下的MSE均比其他条件更大，表明刚柔组合桨能够通过柔性片的多体运动，强化体系混沌混合，均化体系能量分布；刚性桨与刚柔组合桨的单位体积功耗随着转速的增加呈现指数规律增长。     

漂浮颗粒临界悬浮过程搅拌桨型优化研究

在中低黏度的牛顿流体中,通过机械搅拌将漂浮颗粒下拉进入液体中并实现固体溶解过程,在工业中有广泛应用。文中以黏度为60 m Pa·s的基础油为实验物系,对3种不同的固体胶块形式进行临界悬浮过程的研究,采用了5种不同桨型,2种不同操作方式,分别研究各种桨型的功率消耗、混合特性以及漂浮颗粒的临界下拉功率等参数。结果表明:为达到将漂浮颗粒下拉进入液相并进行高效混合的目的,推荐采用下压操作、功率准数较低的窄叶翼型轴流桨CBY,该组合桨相对于传统斜叶桨PBT、宽叶轴流桨WH及窄叶轴流桨MIG而言,临界悬浮条件下功率消耗低,功率消耗相同时混合时间短,即混合效率更高的优点,能够实现漂浮颗粒临界悬浮过程的高效搅拌目的。     

疏水缔合聚丙烯酰胺溶解槽内流固混合特性的数值模拟

利用FLUENT软件对在聚酯生产中应用的双层搅拌桨搅拌槽内疏水缔合聚丙烯酰胺AP-P4溶解过程的流场进行数值模拟分析,采用标准k-ε模型和多重参考系法(MRF)。分析了AP-P4溶解过程中刚加入聚合物颗粒时在搅拌槽内的混合情况。得到了搅拌槽内流场状况和固体颗粒的体积分数分布。并对流场的分布规律、固体颗粒体积分数分布特点加以分析,由模拟结果计算出搅拌轴的功率,为搅拌槽的设计和实际应用提供有益的结论。     

高固含搅拌槽内临界离底悬浮转速的数值模拟

使用计算流体软件CFX5.5.1对固液搅拌槽内颗粒的临界离底悬浮转速进行了数值模拟. 搅拌槽直径D=0.476 m,搅拌桨为三叶CBY螺旋桨. 桨叶安装高度h=D/3. 固液两相为玻璃珠-水,固体体积浓度为15%~50%. 对临界离底悬浮的速度判据进行了修正,并利用浓度判据与修正的速度判据得到颗粒临界离底悬浮转速Njs,模拟计算结果与实验数据的误差在工业允许的范围内. 同时,对临界离底悬浮状态槽底部不同浓度下的流体湍流动能的分布情况以及大小进行了预测,并对2种固体临界离底悬浮机理进行了验证.     

刚柔组合桨强化粉煤灰酸浸搅拌槽内固液混沌混合

传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限,导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系,研究了刚柔组合酸浸搅拌槽内混沌混合特性及能量耗散规律。采用扭矩传感器采集扭矩时间序列信号,借助Matlab软件编译计算混合过程中最大Lyapunov指数和多尺度熵等混沌特性参数,以单位体积功耗表征搅拌反应器的功率特性。实验考察了搅拌桨安装离底高度、柔性片长度、柔性片宽度等因素对酸浸槽内粉煤灰混沌混合的影响,对比了刚性桨与刚柔组合桨体系的能耗差异。研究结果表明:刚柔组合桨通过柔性片的作用,能增大搅拌桨的卷吸力,进而减少固体颗粒沉槽现象,促进全槽混沌混合;在最优化条件(120 r/min,搅拌桨安装离底高度为T/4,柔性片长度为1.2H1、柔性片宽度为D/8)下,体系最大Lyapunov指数达到最大值0.0645,各尺度下的MSE均比其他条件更大,表明刚柔组合桨能够通过柔性片的多体运动,强化体系混沌混合,均化体系能量分布;刚性桨与刚柔组合桨的单位体积功耗随着转速的增加呈现指数规律增长。     

四大叶斜桨的流体动力性能

四大叶斜桨搅拌器适用于对剪切稀化流体的搅拌混合。本文对此种新型搅拌器的流体动力性能作了实验研究,测定了其Metzner常数、搅拌功率、排液量和混合时间。四大叶斜桨的密实度比为0.57,具有排液量大,混合速度快的优点,而且功耗适中。文中还给出了四大叶斜桨与常用的涡轮和螺旋桨的性能对比。     

一种新型搅拌桨多相混合性能研究

提出了一种新构型的搅拌桨一错位桨,并以空气-水-石英砂三相体系为研究对象,与传统的径流桨(Rushton桨)和轴流桨(斜叶桨)在功率消耗、混合时间、气体循环方面进行了比较.结果表明,错位桨相对于传统Rushton桨,功率消耗降低.适应气速范围广,轴向混合能力明显提升;在同等条件下与斜叶浆相比,气体分散能力强,混合时间少.这种新型桨能克服径向流叶轮在轴向混合方面能力的缺陷,有较好的潜在工业应用价值.     

不同推进式桨叶对搅拌反应器内气液两相混合特性的影响

为了研究不同推进式桨叶对搅拌反应器内气液两相混合特性的影响,以某搅拌反应器的推进式桨叶为研究对象,将搅拌聚合物简化为含5%气体的清水介质,基于螺旋桨叶片设计方法和CFD流场仿真技术,采用VOF多相流模型和RNG k-ε 湍流模型,对四种推进式桨叶内部气液两相流动进行数值分析,实现了推进式桨叶参数设计和性能优化。分析设计转速在400 r/min时的径向速度、0~18 s的时间范围内气体体积分数的变化、无量纲气体体积分数以及无量纲轴向速度,来评价四种推进式搅拌反应器搅拌性能的剪切、混合、分散。研究结果表明：变螺旋角(FDC-450-γ)非对称桨叶的流动更均匀、混合速率更快和剪切分散能力能强。通过对四种不同推进式桨叶的比较分析,为后续的研究和工程实践奠定了基础。     

Effects of geometrical and physical factors on light particles dispersion by agitation characteristic curve

In this study, the effects of geometrical and physical factors on light particles dispersion in stirred tank were investigated by agitation characteristic curve. The experiments and CFD simulations with discrete phase model (DPM) and volume of fluid model (VOF) were conducted in this paper. Five factors, which include four geometrical factors (submergence, impeller-to-tank ratio, number of impeller blades and baffling mode) and a physical factor (liquid viscosity) were considered. For each factor, the power consumption curve and agitation characteristic curve were drawn to compare the power consumption and mixing results in the stirred tank. Characteristics of the agitation characteristic curves were compared with the previous published literatures and theories. It is found that the agitation characteristic curves reflect the tendency of power consumption and particles distribution well in stirred tank. The good agreement indicates the applicability of the agitation characteristic curves for the study of light particles distribution in stirred tank.     

Numerical optimization for blades of Intermig impeller in solid–liquid stirred tank

The multiphase flow in the solid-liquid tank stirred with a new structure of Intermig impeller was analyzed by computational fluid dynamics(CFD).The Eulerian multiphase model and standard k-ε turbulence model were adopted to simulate the fluid flow,turbulent kinetic energy distribution,mixing performance and power consumption in a stirred tank.The simulation results were also verified by the water model experiments,and good agreement was achieved.The solid-liquid mixing performances of Intermig impeller with different blade structures were compared in detail.The results show that the improved Intermig impeller not only enhances the solid mixing and suspension,but also saves more than 20% power compared with the standard one.The inner blades have relatively little influence on power and the best angle of inner blades is 45°,while the outer blades affect greatly the power consumption and the optimized value is 45°.     

圆盘涡轮式桨叶对搅拌槽混合特性影响的CFD研究

利用CFD 技术对圆盘涡轮式搅拌槽内的浓度场进行数值模拟研究,主要考察了常见的平直桨叶（90°）、斜桨叶（60°和45°）的安装位置对混合时间θm、单位体积混合能Wr和浓度标准差σ的影响。在标准安装高度的平直桨叶下,对槽内速度进行分析,得到的数据与实验值非常吻合。研究表明：圆盘涡轮式桨叶由标准安装高度降低时,搅拌槽内的流型由径向流转变为轴向流,并且90°、60°和45°的转变为轴向流的相对安装高度（C/H）分别为0.20、0.233和0.267;混合时间是由槽内顶部和底部检测位置决定的;桨叶的标准相对安装高度（C/H=1/3）并不是混合性能最优的位置,针对90°、60°和 45°三种倾角的桨叶,在相对安装高度分别为0.213、0.267和0.320时的搅拌混合性能最佳;综合考虑省时、节能和混合均匀性的因素,倾角为45°的桨叶最佳,60°的桨叶次之。     

聚氯乙烯糊树脂聚合釜增加单位体积产能的试验

分析了聚氯乙烯糊树脂聚合釜单位体积产能较小的原因,扩能试验表明:增大搅拌器直径后,48 m3聚氯乙烯糊树脂聚合釜可增加单位体积产能50%,该试验结果也可用于把307、0 m3悬浮法聚氯乙烯聚合釜改造为乳液法聚氯乙烯聚合釜。     

三叶后掠-HEDT组合桨搅拌釜内流场的模拟及实验

对应用于聚乙烯聚合反应中的三叶后掠-HEDT组合桨的搅拌釜内流场进行了模拟研究,分析组合桨的离底距C ₁、桨间距C ₂以及转速N的变化对搅拌釜内流场的影响,利用PIV实验对模拟结果进行了验证;将该组合桨与三叶后掠-六直叶圆盘涡轮组合桨进行了模拟对比研究。结果表明：当桨间距与釜内径的比为0.35时,釜内桨叶间的流体流动效果最好,该条件下能够改善搅拌釜上层流体的速度分布;当离底距与釜内径的比值为0.29时,组合桨下方出现了整体的环流,有利于釜底流体的混合;桨叶转速N=90 r/min时釜内流体速度分布均匀,同时上层HEDT桨叶产生的射流方向趋于水平。两种组合桨的对比研究表明：二者流型相近,但前者搅拌功率能够得到明显降低。研究结果可为三叶后掠-HEDT组合桨在聚乙烯聚合反应釜中的工程应用提供参考。     

Investigation of the mechanism of low‐density particle and liquid mixing process in a stirred vessel

In order to investigate the mechanism of the low‐density solid particle and liquid mixing process, a specialised agitator structure was used. Both computational fluid dynamics simulation and experiments were carried out to study the two‐phase mixing characteristics in the stirred vessel. The mixing process was captured by snapshots. The flow field and solid phase volume fraction evolution were analysed. Experimental and numerical results agreed well with each other. Solid particles floating on the liquid surface were gradually transported to the bottom through the centre of the vessel and the mixing time was predicted and tested. Results indicate that the agitator structure used in this study is able to form an obvious axial circulation in the vessel and then achieve a good performance in low‐density solid and liquid mixing operations. The study provides a valuable reference for the design and optimisation of solid–liquid mixing equipment. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering     

固液搅拌槽内液相速度的分布

在两个几何相似固 -液搅拌槽内 ,采用双电导探针测定了固体浓度较高的固液体系中液相速度的分布 .固相质量分数从 12 .5 %至 38.2 % (体积分数C_v 从 5 .4 %至 19.8% ) ,搅拌槽直径分别为Ф80 0mm与Ф16 0 0mm ,采用一种高效的长薄叶螺旋桨搅拌器 (CBY)向下泵送操作 .实验研究了固体浓度变化以及搅拌槽放大对液相速度分布的影响 .根据所测速度分布计算了不同直径槽内悬浮液中叶轮的流量准数.