双向流静态混合器的能耗与混合效果分析

发布时间：2020-01-20 10:38

【摘要】：在水处理过程中,管式静态混合器具有节约用药的特点。双向流静态混合器是一种新型的管式静态混合装置,根据新型静态混合器的特殊结构,采用试验和数值模拟相结合的方法开展双向流静态混合器效果与能耗研究,对深入分析这一新型静态混合器机理及其研发具有重要意义,研究成果如下:1、分析三种流道结构参数不同的双向流静态混合器实验结果表明,在双向流静态混合器进口压力在0.02Mpa-0.22Mpa时,其压降0.01Mpa-0.02Mpa,表明这一种新型静态混合器能耗较低。2、利用流体力学软件FLUENT,对双向流静态混合器进行三维数值模拟,在流体力学软件中建立与三种结构参数相同的模型,设置与试验相同的进口压力,利用流体力学软件计算压降、流量,计算完成以后,数值模拟结果和试验结果进行对比,分别采用了三种k-ε模型(标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Realizablek-ε模型)和两种k-ω模型(标准k- ω模型与SSTk- ω模型)对双向流道进行模拟计算并与试验值进行比对,结果表明用标准k-ε模型流量误差范围保持在1.3%-6.07%以内,压降误差范围保持在2.5%-10%以内,较为适合该双向流静态混合器的模拟,可以进行不同结构参数下的模拟。3、选用FLUENT软件里面的欧拉模型进行固-液两相流的模拟,确定影响双向流静态混合器混合效果的结构条件,对29种不同流道结构参数的双向流静态混合器进行固液两相流模拟,从其中筛选出了混合效果好,能耗低的静态混合器,其流道结构参数为:元件数在6组,角度为75度,元件距离为13mm,元件厚度为3mm,过水孔径为9mm。
【图文】：

混合器的使用使得更高效、更节能。随着我国经济进步、社会的发展，对静态混合器提出了更高的要求。对于静态混合器来说，人们希望它具有更好的混合效果【12】，同时消耗的能量更低。目前，世界上静态混合器的的结构大约有 100 多种，，其中实现了商业化的已占有一半多【13】。通常，按照元件的结构形式可以分成两类：螺旋式、板栅条式。国外静态混合器常用类型主要有五种：美国凯尼斯公司发明的 Kenics 型，瑞士苏尔士公司发明的 SMV型、SMX 型、SMXL 型，日本车利株式会社发明的 Hi 型【14】。国内对对静态混合器的研究无论从种类还是从混合效果方面，都与国外有一定的差距，主要差距为静态混合器的应用没有得到充分的扩展。国内的静态混合器占有自主产权且广泛应用实际的静态混合器占的比例很少，因此对于国内的静态混合器的研究还有很大的提升空间【15-19】。根据对国内外的筛选，主要类型有：SV，SH，SK，SX 和 SL 型等五种。（1）Kenics 型混合器Kenics 型静态混合器其内部结构参数由扭成 180°的叶片元件形成 90°排列而成。对流量不大并伴有杂质或粘度≤103Pa·s 的高粘性物质尤为适用。图 1-1 是它的结构剖面图：

图 1-2 Ross 型静态混合器Fig1-2 Ross type static mixer混合器态混合器的混合单元是由很多块波纹板互相交叉起来的，同的角度，相邻波纹板的波纹方向不同，形成流体流动的交织一个静态混合器。其元件结构如图 1-3：
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU991.2

【参考文献】

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本文编号：2571244