基于CFD對結晶器攪拌混合過程的模擬研究.pdf

1、攪拌混合過程是化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)重要的單元操作，攪拌設備已經(jīng)在眾多的行業(yè)中得到廣泛的應用。對于攪拌混合過程的研究方法，已經(jīng)由單純的實驗研究改為計算機模擬與實驗相結合的方法。近些年來以計算流體力學為代表的模擬方法已經(jīng)在攪拌混合的研究中得到了廣泛應用。
　　 本文采用計算流體力學方法，對結晶器內(nèi)的攪拌混合過程進行數(shù)值模擬研究，并結合文獻與實驗加以驗證。模擬研究主要分為以下幾個方面：首先是針對結晶器內(nèi)攪拌槳類型的選取進行研究，以攪

2、拌槳產(chǎn)生的流場是否有利于結晶相粒子的懸浮作為依據(jù)進行槳型選擇；其次是不同進料位置的模擬，以混合效率作為評判依據(jù)對進料位置進行優(yōu)化；然后是攪拌槳位置的選取，分別從流場、混合效率、結晶相分布均勻性等角度進行分析；同時還模擬了不同粒徑和不同轉速下結晶相粒子在結晶器內(nèi)的分布情況，根據(jù)模擬流場分布對結晶器的形狀做了適當?shù)母倪M。
　　 通過模擬結果可知，攪拌槳選擇Hydrofoil Impeller，因為它產(chǎn)生的流場更有利于結晶相粒子的懸浮

3、；雙層攪拌槳時，進料位置選擇中部進料，中部進料時混合時間最短，即混合效率最高；在釜高為270mm，釜內(nèi)徑為190mm的情況下，當攪拌槳間距為100mm時，流場分布較好，混合時間短，結晶相分布的均勻性好，攪拌軸功率也不大；隨著攪拌槳轉速的增加，結晶相的濃度分布越來越均勻，結合結晶過程中攪拌的轉速不宜過大，建議攪拌的轉速范圍選取在150～200rpm之間；隨著結晶相粒子粒徑的增加，結晶相在結晶器內(nèi)的分布越不均勻，建議在整個結晶過程中采用變速