渦輪槳攪拌槽內(nèi)攪拌特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、攪拌槽反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于化工、食品、冶金、造紙、石油和水處理等工業(yè)過(guò)程，其中液．液混合攪拌操作最為常見(jiàn)。圓盤(pán)渦輪攪拌裝置因其制造簡(jiǎn)單、混合效果好而在工業(yè)中廣泛使用，其中折葉渦輪攪拌槳因其低能耗而備受青睞。然而，有關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)幾何尺寸和攪拌轉(zhuǎn)速等參數(shù)選取多是基于經(jīng)驗(yàn)，使得研發(fā)的產(chǎn)品達(dá)不到預(yù)期的效果。為此，本文應(yīng)用FLUENT軟件，對(duì)渦輪槳攪拌槽內(nèi)的攪拌特性進(jìn)行模擬，獲得了攪拌槽內(nèi)的流體流動(dòng)和混合的細(xì)觀信息和流動(dòng)規(guī)律，為其在工業(yè)中的選取和設(shè)計(jì)提

2、供可靠的依據(jù)。 本文選用多重參考系法對(duì)攪拌槳進(jìn)行模擬。采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型及將速度場(chǎng)與濃度場(chǎng)方程分開(kāi)進(jìn)行求解的方法，對(duì)工業(yè)中廣泛應(yīng)用的R-1型渦輪槳攪拌槽內(nèi)的攪拌特性進(jìn)行模擬分析。主要工作如下： 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)六直葉渦輪進(jìn)行模擬，并與文獻(xiàn)中提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，驗(yàn)證本文模擬方法的正確性。通過(guò)改變直葉渦輪攪拌槳與槽底距離，使得直葉渦輪攪拌槽內(nèi)的流型由徑向流轉(zhuǎn)化為軸向流，將其混合特性與徑向流型的混合特性進(jìn)行對(duì)

3、比，得出其混合時(shí)間數(shù)要比徑向流型時(shí)的低大約32.7﹪。 考察90°(軸向流動(dòng)時(shí))、60°、45°和30°渦輪槳攪拌槽不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)混合效果的響應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)液面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)混合時(shí)間稍長(zhǎng)，槳葉部分的監(jiān)測(cè)點(diǎn)混合時(shí)間最短，隨著槳葉傾斜角度的增大，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)混合時(shí)間差別變大；模擬研究60°和45°渦輪槳攪拌槽不同加料點(diǎn)和不同轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)混合效果的影響，得到不同轉(zhuǎn)速下的混合時(shí)間和消耗功率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下呈直線(xiàn)關(guān)系；考察攪拌槳距槽底距離變化時(shí)，槽內(nèi)攪拌

4、流型以及速度矢量的分布和功率消耗情況，模擬結(jié)果表明，對(duì)于60°折葉渦輪攪拌槽，當(dāng)攪拌槳距槽底距離與攪拌槽直徑比C/T為0.241時(shí)，槽內(nèi)流型發(fā)生轉(zhuǎn)變，由徑向流型轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流型。對(duì)45°折葉渦輪攪拌槽，當(dāng)C/T為0.278時(shí)，槽內(nèi)流型發(fā)生轉(zhuǎn)變。當(dāng)流型轉(zhuǎn)變時(shí)，攪拌槳消耗功率達(dá)到最低；對(duì)槳葉在傾斜角度為90°、60°、45°和30°時(shí)的混合效果和不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的混合響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行比較，得到45°折葉渦輪攪拌槳的單位體積混合能最低。 本文的研