叶片宽度比对同心双螺旋静态混合器混合性能的影响

发布时间：2021-09-25 02:11

　　同心双螺旋静态混合器是一种新型的静态混合装置,能够实现流体在混合管内的同心反向螺旋流动。为探究同心双螺旋元件内外叶片宽度比对混合效果的影响规律,利用Fluent中多相流混合模型对低雷诺数状态下该混合器内的混合过程进行了数值模拟,研究结果表明:在较低雷诺数下,同心双螺旋静态混合器与对应尺寸的传统Kenics型混合器相比混合效果明显提升,在叶片宽度比e为0～3/2时混合效果提升6.9%～28%;随着内外叶片宽度比的增大,混合效果呈现先增后减的规律,当e=2/3时混合效果最好;在不同的宽度比下,流体的分离强度沿混合管轴向变化规律相同,即在第一个混合元件内分离强度下降缓慢,第二、三个元件内下降迅速,第四个元件内几乎保持不变而处于维持混合状态,说明本文所研究的混合器使用较少的混合元件即可达到较好的混合效果。 

【文章来源】：北京化工大学学报(自然科学版). 2020,47(01)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 双螺旋结构扭旋元件的几何模型

混合管内径D=50 mm,管长L=500 mm,混合单元(4个混合元件)总长Li=300 mm,连续相流体入口长度La=125 mm,离散相流体入口管内径与混合管内径相同,两管呈垂直状态,离散相入口管距离混合管入口端面Lb=25 mm,连续相入口至T型管相交位置距离Lc=50 mm,扭旋片厚度δ均为1 mm。外叶片与内叶片宽度比范围0～1.5,长度H均为75 mm(扭转180°的轴向长度)。混合管结构如图2所示。定义叶片宽度比e为外叶片宽度与内叶片宽度之比(Wo/Wi),本文研究e的改变对混合性能的影响。利用Fluent 17.0对混合管内流体的混合过程进行数值模拟,建模和划分网格分别使用Solidworks软件和ICEM CFD软件完成。两种液体采用T型入流方式,忽略重力的影响。多相流模型选择mixture模型,连续相和离散相均采用均匀速度入口边界条件。混合管的流动状态用连续相入口的雷诺数Re表示

针对e=2/3结构的混合器,对管内流动区域进行网格划分,建立了7种不同网格数量的模型,选取Re=400进行模拟,分别得到相应的分离强度和网格数量的关系,如图3所示。可以看出,随着网格数量的增加,分离强度逐渐趋于稳定,网格数量大于等于161万时,分离强度几乎保持不变,说明此时计算精度已不受网格数量影响。在同时保证收敛速度和计算精度的情况下,本文全部模拟均将网格数量控制在161万以上。2 混合性能

【参考文献】：
期刊论文
[1]旋流叶片轴向排列对静态混合器混合特性的影响[J]. 孟辉波,吴剑华,禹言芳,陈旭.  哈尔滨工程大学学报. 2009(08)
[2]混合元件数对SK型静态混合器流场特性的影响[J]. 龚斌,包忠平,张春梅,吴剑华.  化工学报. 2009(08)
[3]四叶片组合静态混合器湍流传热性能的数值模拟分析[J]. 吴剑华,张静,张春梅,龚斌.  过程工程学报. 2009(01)



本文编号：3408885