一种新式搅拌器的设计与实验研究

提出一种新的搅拌器--筒式搅拌器的设计方法,介绍筒式搅拌器的结构和工作原理,对筒式搅拌器的搅拌扭矩进行实验和分析,并与推进式和涡轮式传统搅拌器进行比较.实验表明,在同等工况下,筒式搅拌器的扭矩小于推进式和涡轮式搅拌器的扭矩,其搅拌功率准数也远远小于推进式、涡轮式的.因而,该研究对于提高搅拌效率和节能具有重要的意义.     

搅拌器内部流场数值模拟

搅拌操作是工业反应过程中的重要环节,搅拌混合设备在化学工业中担当着非常重要的角色,优化搅拌设备,提高其自动化、智能化水平对于保证搅拌质量、提高搅拌效率有着重要的现实意义。笔者以十字搅拌器和圆角十字搅拌器为研究对象,采用FLUENT软件对搅拌器进行数值模拟研究,分析其内部流场的流动变化情况。结果如下:(1)十字搅拌器的搅拌非常不均匀,速度变化很大,这对流体搅拌是非常不利的;(2)随着圆角半径增大,搅拌速度减小;(3)当圆角半径增大时,搅拌趋向均匀。     

干式发酵搅拌器流场数值分析及结构参数优选

为了研究干式发酵搅拌器的搅拌效果,通过流体力学软件Fluent,采用动网格模型和多相流模型对干式发酵搅拌器中的混合过程进行了数值模拟,考察了搅拌转速、搅拌桨长和搅拌桨层数等因素对搅拌功率、混合时间、混合能和扩散流场的影响。研究结果表明,降低搅拌转速,有利于减小搅拌能耗,提高混合效率,但从工程效率角度,搅拌转速的选取不宜低于3 r/min;当搅拌桨长为1 200 mm时,搅拌的混合效率最高;当搅拌器搅拌转速大于6 r/min时,三桨搅拌器混合效率高于四桨搅拌器。     

回转兼上下动搅拌器在过渡流域的搅拌功率及混合特性

测定了回转兼上下动搅拌器在过渡域的搅拌功率及混合时间,表明该搅拌器在过渡域仍有很高搅拌效率。用两种尺寸搅拌槽对搅拌功率进行放大。通过锚式、透平和复动式搅拌器对高聚物PVA溶解速率及溶解能耗的测定,发现复动式搅拌器对高聚物溶解效率最高。     

六直叶开启涡轮式搅拌器的二维数值模拟

由于搅拌过程中流场的复杂性,选用何种型号的搅拌器从而提高搅拌效率、降低能耗是搅拌设计中的关键。本文借助Fluent软件分析六直叶开启涡轮式搅拌器的桨叶直径、转速对搅拌的影响,并对比了在同一工况下平直叶圆盘涡轮式搅拌器和六直叶涡轮搅拌器的搅拌效果。     

8种搅拌器搅拌特性的实验研究

在375mm的搅拌釜内,对8种搅拌器进行实验,考察了搅拌器桨型、转速及密度等操作因素对各种搅拌器的搅拌功率和搅拌时间的影响。研究表明,综合考虑单位体积的搅拌功率和混合时间,所提出的二层组合桨的混合效率数Ce最小,混合效率最高。     

双叶片组合式搅拌器搅拌特性的实验研究

在水和羧甲基纤维素(CMC)水溶液中,对双叶片组合式搅拌器及国内4种搪玻璃搅拌器进行了实验研究,考察了桨形、转速及物料对各种搅拌器搅拌功率和混合时间的影响。实验表明,综合考虑搅拌功率和混合时间,双叶片组合式搅拌器在这两种介质中的混合效率最高。     

行星轮式搅拌器及其性能分析

介绍了行星轮式搅拌器的结构特征和工作原理,并且应用fluent软件模拟其流场。对锚式、推进式及行星轮式3种搅拌器的功率准数和相对混合效率数进行了对比分析。结果表明,在相同的工作条件下,行星轮式搅拌器的功率准数与锚式、推进式搅拌器的基本相等,而行星轮式搅拌器的相对搅拌混合效率远大于锚式和推进式搅拌器的。     

绍兴污水处理厂搅拌器的CFD数值模拟研究

搅拌器是一种强制搅拌设备,可适用于各类污水处理中的搅拌混合,从而提高污水处理效率。绍兴污水处理厂通过引入CFD流体建模仿真,可相对直观的模拟出池体内流体的真实情况,从而为搅拌器的选型及安装提供必要的依据。     

底入式搅拌器流场的影响因素研究

通过对硫铵结晶底入式搅拌器流场的CFD数值模拟,分析了搅拌转速、搅拌桨半径对高效轴流式搅拌器流场的影响。研究表明,搅拌转速对搅拌釜内流场的分布形式影响较小,随着转速的增加,流量和功率随之增加,近似呈线性规律分布,搅拌器内流体具有较好的循环性能;随着搅拌半径的增大,搅拌器内速度分布逐渐均匀,搅拌桨对流体的剪切性能较好。     

6种常规搅拌器的剪切性能研究

不同搅拌工况下剪切性能的需求是选用搅拌器的一个重要指标,文中基于对常规的6种搅拌器流场的CFD模拟,计算了搅拌器各自的剪切性能量纲一数C_3,分析了搅拌流场中剪应力的累计概率分布及统计平均结果。二者对比发现:从宏观平均效果上看,搅拌器剪切性能满足直叶桨>斜叶桨,圆盘涡轮>开启涡轮>桨式;而剪应力极大值影响作用则是直叶圆盘涡轮>斜叶圆盘涡轮>直叶桨式>斜叶开启涡轮>直叶开启涡轮>斜叶桨式。因此,对剪切作用敏感的搅拌过程,在采用常规的搅拌器剪切性能评价的基础上,还需要充分考虑搅拌流场中剪应力极大值的影响,合理选用搅拌器。     

新型搅拌器结构设计及其关键参数对性能的影响

设计了一种新型带包圈型六叶平直叶桨式搅拌器,建立其结构和流场模型,利用数值模拟方法对搅拌容器内部的固-液两相流场进行模拟计算,通过分析液相速度矢量图和固含率云图,研究关键参数对新型搅拌器的性能影响.结果 表明:搅拌器包圈高度、搅拌转速、安装高度和桨叶直径对搅拌器的混合效果具有重要影响,在搅拌器选型和搅拌器工作时,选择合...     

聚合釜用管制搅拌器

介绍了管制搅拌器的结构、特点,指出了管制搅拌器在未来搅拌聚合釜的竞争中将起的重要作用。     

搅拌器在工业合成醋酸反应器中的应用

详细分析了工业合成醋酸反应器中的机械搅拌过程,描述了气液分散搅拌过程中搅拌桨叶的选择和计算。对醋酸反应器这样复杂的气-液反应混合过程,必须采用合适的机械搅拌器。目前采用最多的是径向流和轴向流相结合的多层搅拌桨叶组合形式的搅拌器。搅拌桨的计算和设计对保证醋酸反应中充分的气-液分散混合并达到良好的气-液传质过程十分重要。不同大小醋酸反应釜的搅拌器必须根据不同生产处理量和醋酸装置的工艺条件进行设计和选型。     

一种具有模式搅拌的微波反应釜内多物理场特性分析

生物柴油作为一种新能源已引起了广泛关注，微波加热因其高效性被广泛用于制备生物柴油。然而，微波的不均匀加热是目前亟须解决的主要问题，因此本文在微波夹层反应釜内引入一种模式搅拌器，通过COMSOL软件耦合麦克斯韦、传热方程，对微波加热过程进行多物理场仿真，并采用动网格技术处理模式搅拌，探讨不同模式搅拌器参数对微波加热特性的影响，发现：①与无模式搅拌的微波加热模型相比，模式搅拌时刻改变物料中的电场分布，从而改善加热效率和加热均匀性；②物料平均温度与温度变异系数（COV）随搅拌器高度和长度的增加，整体上呈下降趋势；③物料平均温度随搅拌转速的增加线性提高，COV随转速的增加整体上呈上升趋势；④通过响应面分析发现对平均温度和COV产生影响的因素为：搅拌器高度>搅拌转速>搅拌器长度，其中搅拌器高度与转速的交互作用对平均温度影响显著；最后综合考虑平均温度和COV，响应面优化后的最佳搅拌条件为：搅拌器高度λ_H=0.164、搅拌器长度λ_B=0.31、搅拌转速N=30r/min，此时COV=0.11×10^-2、平均温度为22.15℃。     

搅拌中的碰撞作用及设计放大原则

通过固体颗粒和水的混合物在搅拌器中进行搅拌使固体颗粒粉碎至一定粒度的试验，研究了各种搅拌参数如液固比、搅拌桨叶端速度、桨叶直径、转速、层数、宽度、时间、液深对颗粒粉碎效果的影响。提出在搅拌过程中，除了循环流动及剪切外，其碰撞作用在某些过程中占了重要地位。分析指出在搅拌粉碎中存在极限粒径，给出了极限粒径和叶端线速度的关系式，解释了随着搅拌时间的增加，粉碎效率逐渐降低及在一定范围内固体含量增加使粉碎效率提高的现象。结合循环流动、剪切及碰撞原理，对减小液深，增加直径、转速及桨叶层数可减少搅拌时间进行了分析，并得出桨叶宽度对颗粒粉碎效果影响甚微的结论。提出了设备放大原则和放大后搅拌时间的近似计算公式。新设计的搅拌器用于生产实践后与原有装置相比提高了效率，降低了能耗。     

双层搅拌器混合过程的数值模拟分析

ICP法测定液体油漆的重金属含量试验中,油漆各组分与酸溶剂的均匀混合非常重要。混合液体的均匀程度直接影响颜料的分离效果,进而影响重金属的含量。为此实验室参考稀土萃取液的搅拌设备,设计出一款适合混合油漆混合液体的搅拌器。缩短搅拌器混合液体的时间对整个实验检测效率的提高至关重要。利用计算流体动力学(CFD)的方法,对搅拌器混合油漆混合液体的过程进行计算机数值模拟。分析这种自制的搅拌器层间距的改变对混合时间的影响,为搅拌器的设计与改进提供理论指导和新思路。     

粉体搅拌扭矩的试验及关联式

在直径为480mm的平底搅拌槽内,采用平均直径为4.89μm的氢氧化铝粉体进行搅拌扭矩的试验。通过扭矩传感器测量3种不同型式（开启涡轮XCK、二叶直桨PJ和管形桨GXJ）的6个搅拌器（XCK348、XCK290、PJ348、PJ232、GXJ348和GXJ232）的扭矩。试验结果表明：针对不同的搅拌器型式,搅拌器的扭矩增加幅度从高到低的排序是XCK348＞GXJ348＞PJ348＞XCK290。随着粉体高度的增加,GXJ348搅动效果相对较好。相同工况下搅拌的扭矩随着转速增加而有所下降。搅拌的扭矩大小主要是和搅拌器离粉体表面的高度和搅拌的Froude数有关。对于搅拌器组合,当间距较大时各层搅拌器互相不影响;当层间距与搅拌器直径之比小于0.32时,各层搅拌器存在相互作用。通过扭矩的量纲分析和搅拌粉体的受力分析,分别获得了3种搅拌器型式的扭矩关联式。     

搅拌槽中高粘流体的速度分布

本文使用示踪粒子照相法对双螺带、框-螺带-锚、交叉桨式和MIG-锚搅拌器,测定了搅拌槽中高粘流体的流型和速度分布,用单个悬浮粒子测定了循环时问。结果表明在槽水平断面上,流体主要是切向流动,径向流动很弱,轴向循环流量系数N_q的大小显著地依赖于轴向泵送流体的叶片面积的大小。双螺带搅拌器的轴向流动速度和循环流量系数大于其它三种搅拌器。框-螺带-锚搅拌器的切向速度最大,而轴向速度很小,全槽范围的上下循环流动很弱。交叉桨叶的轴向速度在某些径向位置接近于零。本文结合速度分布讨论了高粘流体的混合机理和搅拌器结构对混合速度的影响。搅拌槽中流体的流型和速度分布信息对解析槽中流体的温度和浓度分布是非常重要的。一只高混合效率搅拌器,应该具有较强的剪切性能和良好的轴向循环性能。以往有关搅拌槽中流体力学的研究绝大多数是针对搅拌功率消耗、混合和循环时间,而流型和速度分布的研究只有少量报道。本文研究了四种搅拌器的流型和速度分布,结合早先的研究结果,评价了它们的剪切、混合和循环性能以及搅拌器结构的合理性,并为化工生产中选择和改进搅拌器提供依据。     

丁苯橡胶凝聚釜搅拌器的优化改进

针对丁苯橡胶装置100 m3凝聚釜在运行中存在的搅拌效果不理想、釜内液面容易积胶、搅拌轴摆动大、中间轴承易磨损、调节拉杆易断裂等不足之处,提出了搅拌器改造方案。搅拌器采用CBY桨叶,取消中间轴承和调节拉杆,增大搅拌轴直径。这次改造满足了生产需要,改善了搅拌器搅拌效果,解决了搅拌器故障,延长了凝聚釜使用周期。