攪拌槽內(nèi)固體顆?；旌系臄?shù)值模擬.pdf

1、顆粒作為生產(chǎn)原料或產(chǎn)品在化工、醫(yī)藥、冶金、礦石和材料等過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。顆粒的混合通常是相關(guān)生產(chǎn)工藝中的重要單元操作。在顆粒的混合過(guò)程中，混合效果以及過(guò)程中的動(dòng)力消耗則是關(guān)注的焦點(diǎn)。離散元(Discrete Element Method，DEM)作為一種可用于分析顆粒受力的數(shù)值方法，以顆粒的相互接觸為起點(diǎn)，通過(guò)契合顆粒接觸和碰撞等行為時(shí)的受力模型，計(jì)算顆粒隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)信息，成為研究顆粒在過(guò)程工業(yè)中的有效方法。
　　本

2、研究在直徑為0.284 m的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封底的攪拌槽內(nèi)，對(duì)球形顆粒的混合行為進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)使用Hertz-Mindlin and Linear Spring模型對(duì)固體顆粒間作用力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到粒徑范圍為4-5mm的顆粒和粒徑范圍為2-3mm的顆粒在不同的槳型組合、轉(zhuǎn)速和加料量下的顆?；旌线^(guò)程。在數(shù)值模擬的同時(shí)，采用相同物性及尺度分布的玻璃珠顆粒作為實(shí)驗(yàn)原料，通過(guò)改變攪拌槳組合方式、物料裝填系數(shù)、轉(zhuǎn)速等條件探究固體顆粒攪拌功率的變化

3、規(guī)律和混合度的變化規(guī)律。
　　攪拌轉(zhuǎn)速在30rpm和60rpm時(shí)，各槳型組合的功率的模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合。在對(duì)不同槳型的混合度進(jìn)行模擬時(shí)，雙螺帶和內(nèi)外單螺帶的宏觀混合作用較強(qiáng)。同時(shí)，針對(duì)同一顆粒物系和同一槳型，從初始狀態(tài)到混合穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)數(shù)一定。即10％的2-3mm顆粒含量下四種槳型從開(kāi)始到穩(wěn)態(tài)經(jīng)歷的槳葉轉(zhuǎn)數(shù)分別是100轉(zhuǎn)（雙螺帶），170轉(zhuǎn)(Paravisc)，60轉(zhuǎn)（內(nèi)外單螺帶），190轉(zhuǎn)（Paravisc加三葉后掠

4、）。改變轉(zhuǎn)速對(duì)雙螺帶的宏觀混合影響較大，對(duì)其他三種槳型影響較小。在不同轉(zhuǎn)速下，2-3mm顆粒在徑向上的位置變化不大，其在r/R=0.25，0.45，0.65，0.85處的顆粒集合徑向位置維持在0-20mm，軸向位置主要與槳葉對(duì)顆粒的帶動(dòng)作用有關(guān)，但大部分操作條件下，上述四個(gè)位置處的顆粒集合的軸向位置也會(huì)趨于200-250mm區(qū)域。
　　模擬結(jié)果顯示各個(gè)槳型在混合的各個(gè)階段時(shí)的混合程度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。同時(shí)，數(shù)值模擬不僅提供了功率