静态混合器中液液分散的实验及CFD模拟

在SK型静态混合器上进行甲苯-水两相混合实验,采用截面直接拍摄法获得分散混合性能指标Sauter平均直径（SMD）。利用Box-Behnken响应面分析设计实验,在Design Expert 7.0平台上拟合实验数据,获得SMD的多项式形式的表达式。建立了与实验相同的静态混合器物理模型,使用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型进行了CFD模拟研究,获得了浓度场云图及分布混合指标不均匀系数。模拟所得压降与实验值的相对误差在15%以内,表明模拟结果与实验结果吻合较好。结果表明,静态混合器中液液分散过程是分散混合和分布混合共同作用的结果,两种混合经过6～8个混合单元后共同达到充分发展。充分发展后的SMD受表观流速、分散相分率和静态混合器直径三因素影响,且表观流速的影响最为显著;充分发展后的不均匀系数均达0.05以下,表明静态混合器自身具有较好的分布混合性能。     

静态混合器的设计和应用(KENICS 螺旋型叶片)

七、静态混合器中干燥固体物料的混合加工1.概述固体物料的混合和搅拌,是许多工农业生产中常见的一种操作。这些工农业生产部门如医药、塑料、肥料、化学制品、陶瓷、煤炭、冶金,以及谷物、饲料、种子等的生产或加工部门。混合和搅拌是利用固体颗粒的不规则运动,将两种以上的粒状固体物料在混合器中加以分散的一种操作。目前,大多数固体物料的混合仍然采用分散效果相当差的经典的普通分配式混合器。在经过混合之后的固体物料从混合器排出而倾注成堆的过程中,或者是固体物料堆在承受振动的情况下,均会产生分散不均匀的现象。这种现象被称为离析现象。产生离     

新型静态混合器

U A加工工程有限公司生产的新型静态混合器是一种无死角静态混合器，其特点是，结构紧凑，取消了可移动的部件和连续操作方式。该混合器适用于对塑料、生胶和胶料的加工。它即可以作为固体材料混合器之用，对自由流动的固体材料如颗粒或微粒进行混合，又可对熔体进行混合，使其达到均匀的物理和化学性能。     

三相流化床间歇操作中颗粒的混合与离析行为

在直径41 mm、高1500 mm的间歇操作三相流化床中对双组分固体颗粒的轴向浓度分布、混合和离析行为进行了实验研究. 实验所用固体混合物为密度相近、直径不同的大孔吸附树脂(H-103)与橡胶球. 采用多个百叶窗式金属网及床层膨胀法测量颗粒固含率及流化床气含率沿床层轴向的变化情况,借用描述液-固两相流化床的沉降-分散模型描述气-液-固三相流化床,并采用了Fan等的离析速度与床层高呈线性关系的假定. 实验结果证明,沉降-分散模型可以用来描述气-液-固三相流化床中的固体浓度分布,Fan等的假设是成立的.     

固体推进剂固相组分的混合研究

研究了含固体组分的两相体系固体推进剂混合过程的特点。用固体组分的浓度、粒径及其分布等参量研究分析了改性双基推进剂代料的混合特点。根据实验结果，认为改性双基推进剂的混合过程属分散混合。固体推进剂的性能将取决于分散混合后固体颗粒的尺寸。     

翼形桨在气液固三相搅拌反应釜中的混合性能

<正>机械搅拌槽中高速旋转的叶轮产生的排出流中,径向速度主要用于气体的剪切分散,而其轴向速度是固体悬浮和液相轴向混合的主要动力。三相体系的混合不仅要求叶轮具有较强的径向剪切分散能力,而且要有一定的轴向混合能力,以此达到对气体和固体的同时分散。理想的混合水平不仅要求达到二者在宏观上的均匀,而且在微观混合上也要达到一定的均匀度,为此对搅拌桨的设计提出了较高的要求。在气液二相的混合操作中比较多的采用了盘式涡轮桨,而在液固二相的混合操作中比较多的使用螺旋桨,这都是为了利用各自不同的混合优势。涉及到气液固三相混合,由于气体和固体的分散是一个相互制约的问题,完全的径向     

高剪切混合器研究与应用进展

高剪切混合器作为一种能量密集型的过程强化手段,具有剪切速率高、局部能量耗散率高的特点,可以实现均质、乳化、溶解、分散、悬浮、结晶、破碎、反应等过程的强化,但尚缺少理性设计方法的系统研究。本文简述了高剪切混合器分类、工作模式,总结了操作参数、结构参数、物性参数等对高剪切混合器的流动与返混特性、微观混合特性、乳化和液液传质特性、气泡分散与气液传质特性、固体破碎与分散特性等的影响规律,简介了高剪切混合设备的工业实用案例;进而提出了该领域有待深入拓展的研究方向,包括高剪切混合器能量效率的提升途径、多相体系下高剪切混合器模型的建立方法、高剪切混合器与其他单元操作耦合规律、高剪切作用与外场协同强化机理、基于高剪切混合器的过程强化工艺优化等。     

固液两相声共振混合数值模拟

声共振混合作为一种解决力/热敏感超细材料均匀分散混合问题的新方法,其技术特点是混合容器工作在共振状态下使用不超过200Hz的振动产生低频声场促进混合。本文采用气固液三相流模型对一种固体、一种液体在声共振混合容器中的混合过程进行建模。固体颗粒与液体之间相互作用系数采用Gidaspow公式。采用固体颗粒体积分数标准偏差作为标准对混合均匀性进行了评价。计算结果表明,在100g振动加速度下容器中出现了体流现象,并初步计算了不同高宽比、不同激振参数条件下的混合特性,对计算结果进行了分析。最后利用自搭建的声共振混合样机,分别在低固含量、高固含量条件下进行实验,记录混合过程中固体颗粒的运动轨迹。实验结果初步验证了仿真模拟的正确性以及声共振样机的混合能力。     

翼形桨在气液固三相搅拌反应釜中的混合性能

机械搅拌槽中高速旋转的叶轮产生的排出流中,径向速度主要用于气体的剪切分散,而其轴向速度是固体悬浮和液相轴向混合的主要动力。三相体系的混合不仅要求叶轮具有较强的径向剪切分散能力,而且要有一定的轴向混合能力,以此达到对气体和固体的同时分散。理想的混合水平不仅要求达到二者在宏观上的均匀,而且在微观混合上也要达到一定的均匀度,为此对搅拌桨的设计提出了较高的要求。在气液二相的混合操作中比较多的采用了盘式涡轮桨,而在液固二相的混合操作中比较多的使用螺旋桨,这都是为了利用各自不同的混合优势。涉及到气液固三相混合,由于气体和固体的分散是一个相互制约的问题,完全的径向     

新型单螺杆CRD分散混合器的理论研究与应用

介绍了一种以增强拉伸流动机理提高单螺杆挤出机混合效果的新观点，以及新分散混合元件——CRD混合器，介绍该元件的结构特点、用边界元法（BEM）进行理论分析与模拟仿真的结果，以及国外采用新型混合器的实用螺杆情况。该混合器使物料在高剪切区产生拉伸流动，并使其多次通过高剪切区，可获得良好分散混合效果。     

射流混合设备内混合时间的研究进展

介绍了有关射流混合设备内混合时间的实验研究进展,概述了计算流体力学（CFD）技术在射流混合设备内流场结构演化和混合效率评价中的应用,总结了不同研究者提出的混合时间关联式。分析影响射流混合效率的参数发现：混合时间随着混合槽直径的增加而增加,并与混合槽的高度呈正比;射流速度的增加可有效地降低混合时间;射流喷嘴的最佳直径与形状由混合槽的具体结构决定,但其最佳位置取决于混合槽高度与直径的比值;多股对置射流明显地提高混合效率。最后指出将CFD方法与压力波动信号（PFS）、PIV和PLIF等实验方法相结合可有效地推进射流强化混合机理研究和新型射流混合反应器的开发进程。     

The role of convection and turbulent dispersion in blending

Blending is an important operation in process industries. Under turbulent conditions, it occurs via convection and turbulent dispersion. In the present work, attempts have been made to identify the controlling mechanism, by comparing the blending performance of three different equipments: stirred tanks, jet mixers and ultrasound mixers. It is seen that jet mixers offer lower mixing time as compared with impeller mixers, whereas ultrasonic horns show higher mixing time as compared with impeller mixers, when compared at the same level of power consumption in tanks having the same size.     

橡胶沥青搅拌罐内混合过程的数值模拟

针对橡胶粉与基质沥青混合过程中出现的漂浮、沉底、粘壁及挂料现象,建立了橡胶沥青搅拌罐的几何模型,基于计算流体力学软件对罐内混合过程进行非定常固液两相流数值模拟,分析了影响混合均匀性的因素,如桨叶直径、桨叶位置、挡板及搅拌速度等. 结果表明,尺寸适宜的桨叶直径与合适的桨叶位置有利于形成循环的轴向流,并减少定常流现象,安装挡板有效减少了切向流,搅拌器转速不影响内部流场的基本形态,但适宜的搅拌转速提高了混合均匀性. 混合均匀度与模拟结果印证,且当搅拌器直径800 mm、桨叶距离罐底680 mm、桨叶宽100 mm、搅拌速度280 r/min时,优化后橡胶粉的分布较均匀,混合均匀度为0.24,处于完全离底悬浮状态,模拟结果与实验结果较吻合.     

Pressure drop and mixing behaviour of non‐Newtonian fluids in a static mixing unit

Static or motionless mixers have received wide application in chemical and allied industries due to their low cost and high efficiency. The pressure drop and mixing behaviour of such mixers have been widely studied. However, the available information for non‐Newtonian fluids is scanty. The results of pressure drop and mixing studies conducted with a locally made motionless mixer (MALAVIYA mixer) and four non‐Newtonian fluids—aq. CMC, PVA, and PEG solutions are reported in this article. The new mixer causes less pressure drop compared to some of the commercial mixers. Mixing behaviour of the unit is more closer to plug flow and a two‐parameter model correlates the dispersion data.     

旋转盘式混合器混合过程数值模拟

基于旋转盘式混合器的研制实践,采用Polyflow软件在分析其速度和剪切速率分布的基础上,研究了物料粒子的动态混合过程;并从物料停留时间和最大剪切应力分布角度分析了旋转盘式混合器的分布和分散混合性能。结果表明,旋转盘式混合器可提供强大的剪切、置换和压缩作用,随着动盘旋转体转速增加,分散混合性能增强,不利于轴向分布混合。     

受限空间内空心锥形喷雾-横流掺混规律

在自建的冷态横流-旋流喷雾两相掺混系统实验台上,采用PIV测量了掺混通道内气液两相掺混过程中液滴群的运动特性,获得了掺混流场中不同位置的液滴分布图像与流场结构特性。实验段结构为方腔（横截面尺寸为95 mm×95 mm）,喷嘴采用空心锥形雾化喷嘴。对影响掺混效果的主要参数（横流速度、喷嘴雾化压力、喷嘴雾化粒径）进行了详细研究,绘出了最佳掺混效果下各参数关系曲线。掺混过程主要受不同尺度的旋涡结构影响,液滴多富集于旋涡边缘,稳定的大尺度涡不利于掺混。提高掺混效果的途径即是避免流场中出现稳定的大尺度旋涡结构,采用喷嘴前倾布置、增加喷嘴个数、确定合适的横流速度均是提高掺混效果的有效途径。分析方法与研究结果为工程实际应用中掺混室结构的设计及掺混性能的改进提供了依据和参考。     

Isolated mixing regions and mixing enhancement in a high-viscosity laminar stirred tank

Laminar mixing in the stirred tank is widely encountered in chemical and biological industries.Isolated mixing regions (IMRs) usually exist when the fluid medium has high viscosity,which are not conducive to mixing.In this work,the researches on IMRs,enhancement of laminar mixing and the phenomenon of particle clustering within IMRs are reviewed.For most studies,the aim is to destroy IMRs and improve the chaotic mixing.To this end,the mechanism of chaotic mixing and the structure of IMRs were well investigated.The methods developed to destroy IMRs include off-centered agitation,dynamic mixing protocol,special designs of impellers,baffles,etc.In addition,the methods to characterize the shape and size of IMRs as well as mixing effect by experiments and simulations are summarized.However,IMRs are not always nuisance,and it may be necessary in some situations.Finally,the present engineer-ing applications are summarized,and the prospect of the future application is predicted.For example,particle clustering will form in the co-existing system of chaotic mixing and IMRs,which can be used for solid-liquid separation and recovery of particles from high viscosity fluid.     

Blend uniformity and powder phenomena inside the continuous tumble mixer using DEM simulations

Powder mixing is an essential operation in pharmaceutical, food, and petrochemical industries. Pharmaceutical companies have been working in the implementation of continuous processes as an alternative to the batch process using the food and drug administration process analytical technology initiative. The main goal was to understand the mixing phenomena inside the continuous tumble mixer and monitor blend uniformity using discrete element method. Results demonstrated that the main mixing mechanism is convection similar to the common tumbling mixers. This mechanism is driven by the bulk flow of the particles, due to the mixer rotation. The simulations' results, demonstrated that the cohesion reduces the concentration variability due to the higher holdup, particle interactions, and mean residence time. The blend uniformity at the exit of the system was measured and a relationship between relative standard distribution, cohesion, and the collision frequency was found. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 792–801, 2015     

膜分散技术及其强化反应过程的研究进展

膜分散技术以多孔膜材料为“芯片”,通过微纳米孔道将气相/液相反应物分散成大量微气泡/液滴,是实现物质快速混合和高效传质的重要手段。本文概述了膜分散技术的原理及特点,介绍了近年来膜分散技术在制备微纳米粉体材料和强化多相催化反应过程方面的研究进展。在膜分散强化微纳米粉体制备方面,重点阐述了膜微孔道分散混合机理以及膜分散法在制备高分子微球和无机纳米颗粒过程中的应用进展。在膜分散强化多相催化反应过程方面,回顾了与膜分散强化气液两相流过程相关的实验研究及理论计算工作,评述了影响气泡形成及传质特性的关键因素,随后介绍了膜分散技术强化多相催化反应过程的研究现状。在此基础上,提出了未来膜分散技术的研究方向。