Kenics型静态混合器和GK型静态混合器流场的数值模拟及比较

采用计算流体动力学(CFD)的方法,分别计算了Kenics型静态混合器和GK型静态混合器内的流场。数值模拟的结果表明,Kenics型静态混合器内流场的湍动强度大于GK型静态混合器的,导致了Kenics型静态混合器的流体阻力和传热系数大于GK型静态混合器的。GK型静态混合器的压力降大约只是Kenics型静态混合器压力降的0.554~0.579倍,但两者的传热膜系数相差不大。GK型静态混合器具有较强的综合性能。     

Kenics型静态混合器的结构优化与数值模拟

基于三维有限元数值模拟方法,对应用于高黏聚酯熔体直纺工业丝过程中熔体管道输送的Kenics型静态混合器进行结构优化;对静态混合器内示踪粒子的流动轨迹进行统计学处理,通过停留时间分布、分离尺度、面积伸展率以及时间平均效率表征流动特性与混合性能。结果表明:相比传统静态混合器,当静态混合器的元件旋转角度为120°时,静态混合器的分离尺度降低,分散混合能力增强,拉伸作用增强,混合特性提高;相同管径下元件长径比为0.75时,静态混合器的混合能力较长径比为1.00或1.25时都有明显的提高;随元件长径比增加,混合效果逐渐变差,流动方式趋近于理想平推流动。     

Kenics静态混合器的流体力学性能

用激光测速仪(LDV)测定了φ50mm Kenics静态混合器的流场、压力降和液滴平均直径。着重讨论了流量和混合单元数对轴向速度、切向速度和湍流强度的影响,并对静态混合器内液滴粉碎的机理进行了探讨。研究结果对消化吸收引进技术和合理地设计大型静态混合器具有参考价值。     

Kenics静态混合器的应用及研究进展

介绍了Kenics静态混合器的混合机理及其在流体混合和强化传热等操作过程中的应用,重点介绍了Kenics静态混合器的压力降计算方法以及拉伸混合和无序混合等方面的研究进展。     

SD型静态混合器压力降的特性分析

借助计算流体力学软件FLUENT5/6,对含有3个流道的螺旋式静态混合器在不同的长宽比和雷诺数下的流动特性进行了数值模拟。模拟结果表明,当螺旋片长宽比为4∶1时该混合器压力降与雷诺数的1.715次方成正比;当雷诺数一定时,压力降与混合元件单元数在双对数坐标下成线性分布规律;压力降随着螺旋叶片长宽比的减小而增大;该混合器的压力降与对应结构的SK型静态混合器基本相同,大约是相同直径和管长的光滑空管压力降的10倍。     

新型静态混合器的三维流场数值模拟

利用专业的计算流体力学(CFD)软件FLUENT的对具有两块稀释孔板的新型静态混合器内的三维可压缩湍流流场进行数值模拟.采用标准,κ-ε双方程湍流模型,得到混合器内流场、湍动能、压降及混合浓度场的变化等.通过计算压力降可满足工艺要求,混合相对均匀.     

SMX型静态混合器湍流特的数值模拟

以SMX型静态混合器为研究对象,运用计算流体力学软件Fluent对3种结构静态混合器管内湍流流场进行数值模拟.结果表明:SMX型静态混合器的混合元件对流体有切割和分散作用,可使径向速度与周向速度的最大值达到轴向平均表观流速的2～2.5倍;流体流经3、4个混合元件后流动基本达到稳定;混合器前3个混合元件对流体湍动强化作用...     

基于数值模拟的静态混合器混合性能对比

构建长度、直径相同的SK、SX型静态混合器,利用Polyflow软件模拟低密度聚乙烯(LDPE)熔体在静态混合器内的流动情况,得到2种静态混合器的示踪粒子分布图、压降、分离尺度等参数,分析了流量对压力和分离尺度的影响,以及分离尺度下降一半,2种静态混合器所需的压降和流程长度。结果表明,随流程长度的增大,SX型静态混合器的粒子分布更加均匀,分离尺度更小,在出口处分离尺度约为SK型的1/3;当流量增至初始值的10倍时,SK和SX型的压降分别增至原来的7.4和4.7倍,两者出口处的分离尺度分别变化了8.3%和60%;随着混合过程的进行,分离尺度每下降1/2,所需压降及流程长度逐渐增大。     

幂律流体在Kenics型静态混合器中流动特性分析

为了探究Kenics型静态混合器内扭旋叶片剪切作用对幂律流体流动的影响,利用旋转流变仪测量了浓度为0.5wt%, 0.7wt%, 0.9wt%的羧甲基纤维素(CMC)水溶液的流变参数,采用数值模拟与实验研究了扭旋叶片作用下幂律流体流动阻力和剪切稀化特性。对流场研究表明,扭旋叶片诱导产生了内流涡旋、绕流涡旋和近壁面涡旋,有效强化了静态混合器内流体流动的剪切作用。受多个纵向涡旋分布的影响,扭旋叶片局域流场中周向45°位置速度最高,周向30°位置涡量与剪切应力最高而黏度最低。径向0.4倍半径位置速度最高,0.7倍半径位置黏度最高。静态混合器有效提高了流体的二次流流动速度和剪切应力,降低了幂律流体的黏度和流动阻力系数。     

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。     

Kenics型静态混合器充分发展段纵向涡演变分析

为分析Kenics型静态混合器内充分发展段沿轴向二次流纵向涡的形成诱因及演变过程,运用大涡模拟对混合器内流场进行研究,数值模拟结果与实验结果吻合较好. 结果表明,在第7个扭旋叶片所在区域内含3种旋涡,分别为叶片入口分割上一段流体后产生的合并旋涡、随扭旋叶片一起旋转的内流旋涡和绕流旋涡. 绕流旋涡是扭旋叶片高扭率产生的科氏力导致单侧流体压力不平衡,使边界层产生分离形成的诱导旋涡. 沿轴向将第7个扭旋叶片所在区域流场平均分成4段,第一和第二段的横截面上存在5个纵向涡,涡量和湍动强度平均值分别比第三和第四段高23.0%和8.93%. 在相邻叶片的分界面处,旋涡破碎和聚合产生能量损耗,使近壁面的涡量陡增,高出平均值73.0%.     

Kenics型静态混合器中单气泡模拟研究

采用层流模型对Kenics型静态混合器内气液两相流单气泡流动进行模拟分析,应用多块结构化网格对整个流场进行划分,经过15.5s的计算得出:气泡在流动过程中,监测面处气相浓度会形成几个连续波峰;在气泡对应位置二次流速度相对较高,轴向速度也相对较高;气泡在入口对压力的影响大于出口侧,而且出口侧压力平稳。     

Kenics混合器混合性能的模拟研究

利用Fluent有限元分析软件计算了流体流过Kenics混合器过程中的应变速率,进而分析混合元件转速与旋转式Kenics混合器混合效率的关系,以及混合元件与机筒间隙对静态和旋转式Kenics混合器对混合效率的影响。模拟分析结果表明:旋转式Kenics混合器混合效率随转速增加而提高;减小混合元件与机筒间间隙有利于增加静态Kenics混合器混合效率,但间隙的减小对旋转式Kenics混合器混合效率的影响却很小。     

四叶片组合静态混合器湍流传热性能的数值模拟分析

采用Fluent计算软件对四叶片组合静态混合器内湍流换热进行数值模拟并与SK型静态混合器进行对比,结果表明,在104≤Re≤105范围内,前者的传热效率比后者提高约20%. 运用场协同理论对结果进行了分析,新型静态混合器传热效率较高的主要原因为,在一个截面上有4个旋向与叶片旋向相同、旋涡半径近似等于叶片半径的纵向涡及4个旋向与叶片旋向相反、旋涡半径小于叶片半径的纵向涡,这些纵向涡能强化换热;与SK型静态混合器相比,新型静态混合器管内温度梯度基本相同,管内中心区二次流流速一定程度降低,而近壁区二次流流速差别较小,但速度场与热流场的协同程度得到明显改善.     

静态混合器的选型与应用进展

主要介绍了静态混合器的选型方法及注意事项，同时也介绍了静态混合器的应用。重点介绍了静态混合器在乙氧基化反应中的应用。     

改进型Ross静态混合器牛顿流体流动的实验与数值模拟

在改进型Ross静态混合器中对牛顿流体的流动进行了实验研究,并对空管和5单元的改进型Ross静态混合器的流动进行了数值模拟,将实验与数值模拟结果进行了比较,证实二者的结果一致. 结果表明,在改进型Ross静态混合器中,牛顿流体流动的压力降与雷诺数和静态混合器长径比的关系为Dp=14.7231Re-0.156(L/D)0.446ru2/2;在Re=20000时,z因子有最大值;整个静态混合器的压力降(流动阻力)主要集中在混合单元区域.     

静态混合器的开发及应用

1概述静态混合器是国外七十年代初发展起来的新型先进设备，该设备本身没有运动部件，而是依靠设备的特殊结构和流体的运动，使互不相落的液体各自分散，彼此混合起来达到良好的混合效果。现在世界上仍有三十几种静态混合器，尽管其结构各不相同，但按其装填在管状外壳内单元所起作用来划分，可分为三大类．一类是对沉体起到切割作用．二类是使流体旋转．三类是流道形状和截面积发生变化使流体自行“搅拌”。它们的作用都能使互不相港的流体达到良好的混合效果，也能使固态颗粒很好地混合．现在国外静态混合器主要有五种：凯尼斯队ehiCS）…     

SMV型静态混合器流速场的实验测定

通过使用激光多普勒测速仪测量 SMV 型静态混合器的流速场,可以得到不同混合元件数下的时均速度场、湍流强度场。静态混合器流体流型基本上符合 SMV 混合元件的层状结构,不同混合元件数下时均速度场、湍流强度场比较相似。湍流强度随着混合元件数增加而增大,其中在混合元件由1个增加到2个时,湍流强度增幅达到0.61至0.74倍。