新型搅拌器结构设计与性能研究

发布时间：2020-11-21 19:09

　　 搅拌器是化学工业中最常用的设备之一,其中桨式搅拌器以其结构简单、成本低廉、对于低粘度流体混合的效果较好等优势,得到广泛的应用。在搅拌操作中,固-液两相混合最为常见,但对其混合效果的优化研究在不断地深入当中。基于以上背景,本文选取数值模拟的方法,设计出新型搅拌器,对搅拌容器内部的固-液两相流场、新型搅拌器的各项参数进行优化分析,以此来得到能够使容器内部固-液两相流混合效果最好、固液悬浮状态最佳的最优参数组。本文中,所设计的新型搅拌器是在标准桨式搅拌装置的基础上进行结构改造:采用六叶片(平直桨叶),并在叶片的末端加固一个平滑的圆柱状薄片。通过理论上分析,这样的结构特点将使该搅拌装置产生轴向射流,其目的在于提高搅拌效率,增强搅拌装置的混合性能。采用ANSYS 14.0中的CFX软件对搅拌容器内部的固-液两相流场混合的结果进行数值模拟分析。通过对不同包圈高度、不同搅拌转速、搅拌桨不同安装高度以及搅拌桨不同桨叶直径的流场混合结果进行对比分析,对其模拟得出的液相速度矢量图、固相速度矢量图以及固含率云图等进行分析,从而得出使固-液两相混合效果达到最佳状态的参数值,进一步得到新型搅拌器的最优参数组合,提高固-液两相混合的搅拌效率。通过对模拟结果的分析对比,可以得到:搅拌容器的内径为500mm,桨叶直径为300mm,新型搅拌器加设包圈高度为45mm,搅拌器工作转速为350?8)4)9),搅拌桨的安装高度为275mm时,搅拌容器内固-液两相的混合效果较好,固液悬浮状态达到最佳。
【学位单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ051.72
【部分图文】：

9（c）搅拌工作时的切向流 （d）搅拌工作时的“打旋现象”图 1.1 桨式搅拌器工作时的流型Fig. 1.1 Flow pattern of oar type agitator working设备工作时，轴向流的流动方向是与搅拌轴平行的。介质从轴向流入般情况下，搅拌介质在搅拌容器内部形成的总体流动为轴向流循环，度不高，比较适用于低粘度的互溶液体之间的混合、固体颗粒的悬浮观混合中利用较为合适。备在工作时产生的径向流，是搅拌介质（液体）在搅拌槽内作切向和总体流动过程比较复杂。径向流的流动方向是垂直于搅拌轴，沿搅拌搅拌器和搅拌容器内壁之间流动。此种流型适用于搅拌中等和低粘度不互溶液体的混合、气体和固体的溶解、液相反应以及传热等此类操

图 2.1 CFD 求解过程流程图Fig. 2.1 CFD solution process flow chart CFX-Pre，主要是用来完成数值模拟的前处理工作的。在前处理户向 CFD 软件输入与所求解问题相关的参数设置。也就相当于处理器，主要是用来对几何计算的区域进行整体建立，再将计算划分为若干个子区域，从而形成由单元组合而成的网格。将所要，通过前处理器的方式，对其进行抽象分析，并且选择出与其相方程。进一步选择合适的物质材料、相应的模型等，为创建的计的初始条件、边界条件。流场内流动问题的求解，得到的结果精分的数量和质量有关，通常网格数量越大，计算结果的质量越高题的求解结果精度也就随之越高，得到的模拟结果越准确。但是得注意的是，前处理时网格划分的数量越大，计算时对于计算机

第三章 计算方法能量的小尺寸流体团如耗能机一般，会将大尺寸流体团输送来的能量全部耗体间惯性作用的存在，使得这一过程持续不断地重复，并且随着雷诺数的增流体团与小尺寸流体团间的惯性区作用范围就越大。研究者们基于此规律进一湍流微结构的规律，从而揭示了湍流运动状态的空间分布特性，如下图 3.1 所示
【参考文献】

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本文编号：2893461