臥式雙軸攪拌釜內(nèi)固液兩相流的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、臥式雙軸攪拌設(shè)備適用于高粘度流體的攪拌混合，廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠和制藥等行業(yè)，尤其是聚合反應(yīng)和釜?dú)埳钫舻倪^程。但該類設(shè)備的設(shè)計、放大和工業(yè)應(yīng)用目前主要依賴經(jīng)驗，缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，攪拌混合的性能也難以預(yù)測。因此，非常有必要對這種新型攪拌器的流動混合特性進(jìn)行研究。
　　本文建立了臥式雙軸攪拌釜的三維模型，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)劃分網(wǎng)格，應(yīng)用Eulerian多相流模型、Realizable k-ε湍流模型、動網(wǎng)格方法和非穩(wěn)態(tài)模擬技

2、術(shù)對固-液兩相流進(jìn)行了CFD模擬。詳細(xì)地預(yù)測了臥式雙軸攪拌釜內(nèi)的壓力分布、速度分布、湍流動能分布和功率消耗，以探究操作條件和攪拌介質(zhì)對混合效果的影響。
　　結(jié)果表明，臥式雙軸攪拌釜內(nèi)壓力、速度和湍流動能的分布存在一定的梯度，與攪拌轉(zhuǎn)速和流體粘度的大小有關(guān)。攪拌轉(zhuǎn)速越高，流體的粘度越大，攪拌釜內(nèi)速度和湍流動能的分布則更加均勻。固體顆粒的加入會造成液相速度和湍流動能的衰減。固相體積分?jǐn)?shù)為2.5％、5%和10%時，液相速度與單相流相比減

3、小了10%、15%和17.5%，湍流動能則降低了8.3%、11.1%和19.4%。由此可見，顆粒濃度越高，液相速度和湍流動能的衰減越嚴(yán)重。不同粒徑的固體顆粒對液相速度的衰減作用不同，但對湍流動能的影響基本相同。在50~1000μm的粒徑范圍內(nèi)，液相速度降低了15%，而湍流動能的變化則在5%以內(nèi)。攪拌功率隨著時間周期性變化，與攪拌轉(zhuǎn)速的平方成正比，并隨著攪拌介質(zhì)的粘度線性增加的。在雙對數(shù)坐標(biāo)內(nèi)，功率準(zhǔn)數(shù)（Np）是隨著雷諾數(shù)（Re）的增大而