搅拌轴稳定器对搅拌特性的影响研究

发布时间：2020-04-09 21:54

【摘要】：搅拌反应釜是典型的化工设备,搅拌轴是搅拌设备的关键零部件,其运转情况的好坏直接影响搅拌设备的性能和使用寿命。随着搅拌设备向大型化高参数发展,其容量也随之增大,细长搅拌轴的应用得到采用。在转动过程中,由于搅拌轴细长,其挠度也随之增大,给搅拌设备的振动、传动构件的机械磨损带来不良影响,甚至引起共振,因此,需采取相应的措施来控制轴的挠度,从而达到搅拌设备长期稳定安全运行的效果。工程中常用增大轴径、增强支承状况等方法来控制轴的绕度,但这些措施仍有成本增加、结构复杂、检修安装困难的问题,在搅拌轴上装设稳定器来减小挠度是一种较为简单、适用、安全的方法。然而,迄今为止,有关稳定器在反应釜上的设计与应用仍处于实验探索阶段,而且多注重稳定器的稳定效果,对其所带来的搅拌特性的影响鲜有报道,本文针对六直叶型搅拌器-轴系统,采用圆筒型稳定器进行了理论分析和实验研究,并对搅拌轴装设稳定器与无稳定器两种工况进行了搅拌特性的分析和比较,此外运用CFD数值模拟技术对两种工况进行流场模拟。在CFD软件建模中,其搅拌轴、搅拌器和稳定器周边区域设为动区域,然后进行简化处理,划分网格时采用四面体网格,选用标准K-?湍流模型来进行数值模拟,采用多重参考系模型求解反应器筒内稳态下的搅拌流场。针对特定形式及尺寸的搅拌器,在常用的300rpm以内,以不同的转速对带稳定器与不带稳定器的搅拌轴进行数值模拟。利用搅拌试验机和PIV(粒子图像测试系统)设备对六直叶搅拌器-轴系统进行试验研究,并与模拟结果进行比较,此外对不同转速下的混合时间进行试验分析。结果表明稳定器对搅拌轴有明显稳定效果,但对搅拌特性也会带来一些其他影响。第一,稳定器区域搅拌效果发生变化,表现在其流场分布变化和质点流速减小;第二,在相同工况下,装设稳定器对功率的影响不大,甚至有所减小,其搅拌混合时间也有所减小;第三,随着转速的提高,搅拌强度变大。介绍了常用的相似放大方法和相关放大因子的确定。采用了几何相似性放大方法,将单位体积功率作为带稳定器反应器放大计算的基本参数,得出结论:调整叶片的宽度或稳定器的直径和放大反应器的循环次数以后,基本上与原来的放大之前的循环次数相同。
【图文】：

稳定器,实物,形式,搅拌轴

fc =gGDhO22 （2-公式中，G 为流体体的重量，ω搅拌轴的角速度，Do h 我们看做稳定器的迎流面积，，当 Do h 越大，阻尼力就会越大，削弱水平力也就越强，搅拌系统所受到的合力就越接近最小值，搅拌转就会越平稳。经相关实验发现并总结，当稳定器直径是搅拌器的 0.7 倍时，即 Do/D=0.7 时，减小搅拌轴的挠度效果是最好的5 稳定器的设计5.1 稳定器的种类常见的稳定器主要有稳定叶和稳定环两种。见图 2

步骤,力学研究,流体计算

17图 3-1 CFD 一般求解步骤拟理论基础的介绍流体计算力学研究流体问题需要注意一些点：首先是立对应数学模型；其次是对搅拌器桨叶及其附件（本近的区域进行简化处理，并对模型施加详细的边界条拌流场问题用湍流模型方程计算；最后对建立好搅拌
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.72

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