管線型高剪切混合器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的CFD模擬研究.pdf

1、高剪切混合器作為一種新型過程強(qiáng)化設(shè)備，具有局部超高的湍動(dòng)和剪切作用，使其在混合、乳化、多相分散、反應(yīng)等工業(yè)過程中有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。本文考察了高剪切混合器在高黏流體工作條件下，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其流體力學(xué)性能及功耗的影響。并結(jié)合停留時(shí)間分布進(jìn)行了腔室結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)高剪切混合器的設(shè)計(jì)、選型、優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。
　　首先，采用CFD模擬手段對(duì)管線型高剪切在牛頓流體和非牛頓流體工作流體下，研究關(guān)鍵結(jié)構(gòu)齒尖-基座間距與剪切縫隙寬度對(duì)其流場(chǎng)和功

2、耗的影響。采用扭矩傳感器測(cè)定功耗進(jìn)行功耗驗(yàn)證，其他設(shè)計(jì)形式的混合器運(yùn)用大渦模擬和層流模型對(duì)高剪切混合器在湍流狀態(tài)和層流狀態(tài)下分別模擬計(jì)算。結(jié)果表明，隨著齒尖-基座間距、剪切縫隙寬度的增加，剪切力和湍動(dòng)強(qiáng)度大大減小，并且死區(qū)區(qū)域增加。層流狀態(tài)下功耗準(zhǔn)數(shù)Kp與剪切速率常數(shù)Ks均高于其攪拌釜的值，Kp、Ks的關(guān)聯(lián)式與齒尖-基座間距在軸向方向的無量綱距離 f/(f+h)呈直線關(guān)系，與剪切縫隙寬度在徑向方向的無量綱距離g/h呈指數(shù)關(guān)系。