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。     

叶片排列角度对三螺旋静态混合器混合效果的影响

三螺旋结构静态混合器是一种新型的多螺旋流道静态混合器，其扭旋元件能够将混合管内流体分成多股支流，产生相反的螺旋流动，促进流体混合，为探究每个扭旋元件相邻叶片的排列角度对混合效果的影响规律，利用计算流体力学(CFD)中的Fluent软件，在低雷诺数状态下，对5种静态混合器进行数值模拟。结果表明，在低雷诺数状态下，每个扭旋元件相邻叶片间夹角θ在0°～60°范围内变化时，叶片对流体的切割、分流作用不同，随着θ的减小，混合效果增强；流体流经θ=0°的静态混合器3个扭旋元件时，分离强度下降至0.073,达到较好的混合效果；当θ=0°～30°时，静态混合器能耗随着θ增大而降低，当θ=30°～60°时，静态混合器能耗变化较小。     

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。     

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。     

旋流静态混合器内瞬态压力的混沌动力结构突变特性

为更好地揭示旋流静态混合器内竖直上升螺旋流中混沌动力结构突变规律,在湍流状态下(Re=1756~3512),基于动力指数分割算法,分析了混合器内不同区域的压力脉动时间序列在结构突变点左右两部分的动力学结构指数分布,研究了流量变化对压力波动时间序列的混沌动力学结构指数的影响,并利用动力学指数的最大统计值Tmax定量表征旋流静态混合器内复杂流动的混沌突变特性. 结果表明,当Re≤2107时,静态混合器压力波动信号的平均突变统计指数随Re增加而增大;当Re≥2458时,管壁尺寸对流体湍动约束增强使流体动力结构差异趋于稳定. 径向二次流使漩涡中心处的动力结构差异复杂程度是壁面处的2~3倍;轴向切割分流作用产生的动力结构是移位混合作用的8~10倍. 瞬态压力波动信号的动力学指数模型能较好地挖掘旋流静态混合器内流场瞬时突变结构.     

改进管道混合器提高高浊水混凝效果

管式混合技术是近年发展起来的一种适合高浊度水絮凝特点的技术。目前,国内外主要采用扩散式和Komax静态式2种管道混合器,其混合效果各有优缺点。提出了一种针对Komax静态式管道混合器内板片安装角度的改造方案,该方案综合了2种混合器的优点,在保证有足够混合时间的前提下,进一步提高GT值,从而在高浊度水的混合过程中达到更为理想的效果。给出了针对不同管径,板片的设计计算方法。     

脉动流动强化微混合的研究

在微尺度下,由于流动处于层流状态,因此混合是一个巨大的难题.针对微尺度混合的特点,提出了一种新型微混合器.这种微混合器利用入口速度方波型脉动实现微通道内流体的有效混合.针对物理问题建立了通用的无量纲方程和边界条件,利用计算流体动力学(CFD)方法研究了微混合器的特性和脉动参数的影响.结果表明在脉动方波占空比为0.5,相位差为180度时,能达到较好的混合效果.当雷诺数为1.0,脉动频率为2Hz时,混合度能达到79%.研究表明:微混合器中流动具有混沌对流特征,脉动流动可极大地增加界面面积,从而实现快速混合.综合各参数的影响建立了参数-脉动体积,当其未超过混合通道体积时,其值越大,混合效果越好.     

技术服务

静态混合器系列产品静态混合器是一种新型的单元设备。它适用于混合,乳化和溶解过程。凡是传统上使用搅拌器和均质器的地方,原则上都可用静态混合器来代替。静态混合的特殊作用使表面更新加剧,适用于吸收和解吸过程、液-液萃取过程,以及气液、液液反应等过程相界面接触和强化作用。静态混合器可取代传统的混合、沉清器,用于萃取具有广阔的前景。静态混合器可用作气液反应器、制成高效管道反应器、可使管道长度大大缩短。用于中     

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...     

静态混合器的设计和应用

前言这里将要介绍的管道状静态混合器,完全不同于以往常用的带有各种搅拌装置的各式各样的普通型混合器,而是一种没有任何机械运转部件的完全新型的静态混合设备。由于它具有结构紧凑、混合效果优异、能量消耗低和日常维护保养费用低廉等一系列优点,因此在多种工业场合中均已逐步得到了日益广泛的应用。尤其值得指出的是,管道状静态混合器并非仅仅由于它具有优异的混合功能,可以作为混合器来应用;而且在改善换热器的热交换性能、强化换热器的热交换作用等方面,它亦越