双层三窄叶旋桨搅拌槽内流场特性研究

以甘油-水溶液为流动介质,采用计算流体动力学和粒子图像测速技术相结合的方法,针对双层三窄叶旋桨搅拌槽,研究了旋桨参数离底距C_(1)、桨间距C_(2)及转速N对槽内流场特性的影响。结果表明,随着C_(1)的增大,下层桨叶的推动作用先增强后减弱,在C_(1)=0.25h(h为槽内液位高度)时槽底流体混合状态最佳。在C_(2)=0.24h时,上层旋桨影响区域形成高速涡旋,槽内两层旋桨桨叶间的流体流动状态最佳。在N=120 r/min时,槽内流体的湍动能及流速分布均较均匀,能耗较低。

双层改进型推进式搅拌桨桨间距对 搅拌槽内流场的影响

采用粒子图像测速技术对不同桨间距C_(2)下双层改进型推进式搅拌桨槽内流场特性进行实验研究,并分别采用大涡模拟模型、标准k-ε模型以及RNGk-ε模型对搅拌槽内流场进行模拟预测。研究结果表明,桨间距C_(2)对搅拌槽内流型及速度分布有较大影响。当C_(2)=0.23H(H为液位高度)时,受上桨排出和卷吸作用的影响,下桨区域的旋涡无法成型,搅拌槽内物料混合效果不佳;当C_(2)=0.26H时,上桨叶区的高速区域较C_(2)=0.23H时增大了20%左右,下桨叶区高速区域增大了近25%,下桨叶区开始形成区域自循环;当C_(2)增大到0.29H时,两桨间逐渐出现低速旋涡和流动死区,同时混合效率降低。对比r/T(r/T为周向距离比)=0.4处的无因次化速度分布,发现采用大涡模拟模型得到的模拟结果与搅拌槽内流场的实验结果更接近。研究结果可为双层改进型推进式搅拌桨的实际应用提供参考。

穿流-四斜叶组合桨桨间距对搅拌槽内流场特性的影响

基于计算流体力学中的大涡模拟方法,对不同桨间距C_(2)下的穿流-四斜叶组合桨搅拌槽内的流动特性进行了模拟分析,并采用粒子成像测速技术进行了实验对比研究。研究结果表明,桨间距对两桨叶之间的连接流作用及整体混合效果的影响较大。C_(2)=0.24H(H为搅拌槽高度)时两桨叶之间的连接流较为稳定,但搅拌槽上层区域流动较差;当C_(2)增大到0.29H时,搅拌槽内两搅拌桨间的连接流呈现S型,整体的混合能力更强;当C_(2)增大到0.34H时,两桨叶间的连接流能力减弱,且搅拌槽内的流型依据搅拌桨位置分化为上下2个较大的局部混合区域。

基于粒子图像测速(PIV)技术的圆盘桨搅拌槽湍流动能耗散率研究

在边长L为220 mm的方形搅拌槽内,采用高解析率的二维粒子图像测速(PIV)技术在搅拌雷诺数Re=1300下对圆盘桨形成的流场进行研究,得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布,并比较了直接定义法和大涡PIV法计算的湍流动能耗散率。结果表明:当离底高度C=0.15L时,圆盘桨的流型呈现出独特的单循环流型,流体主要旋涡为单旋涡结构;搅拌槽内湍流动能的最大值出现在桨叶排出流的末端;在Kolmogorov空间解析尺度下直接定义法计算得到的湍流动能耗散率大于大涡PIV法,并且湍流动能耗散率的峰值位于桨叶端和排出流区域。直接数值模拟的验证结果表明,这两种计算方法中使用的各向同性假设是合理的。

浮选气泡在搅拌槽中运动与变形数值模拟

本文旨在利用流体体积(Volume of Fluid,VOF)方法捕捉和界面重构,对单个三维气泡在搅拌槽中的运动进行了数值模拟,研究两相相互作用过程中气泡在搅拌槽中的运动及变形。在考虑表面张力和重力的情况下,实时计算了质量和动量守恒方程。压力-速度耦合通过SIMPLE方案实现,界面重构采用几何重构PLIC方案。本文分析了在搅拌槽中搅拌速度、气泡尺寸、表面张力、密度比、气泡初始位置对气泡运动与变形的影响。结果表明,搅拌产生的液体流动能够改变气泡的形状,而增加搅拌速度则能加速气泡的运动和变形过程;表面张力能够维持气泡的形状,阻止其发生变形;气泡初始尺寸与密度比影响气泡的速度,初始尺寸与密度比越大,速度越大,变形越明显;气泡的初始位置对气泡的运动轨迹和变形有影响,距离搅拌轴越近,所受液体流动的作用力逐渐增大,导致气泡的变形更加显著,到达搅拌区域的时刻更早。本文研究结果可对优化浮选工艺参数,提高矿物浮选效率提供理论参考依据。

基于正交试验的带导流筒连续式搅拌槽的CFD研究

为了研究带导流筒连续式搅拌槽的固液混合性能,通过建立其计算流体力学模型,采用正交试验方法,选取L_( 9)(3^(4))正交表得到9组方案,通过极差综合分析,确定最优组合方案。试验结果表明:影响浓度标准差的主次因素依次为导流筒位置、直径和高度;影响混合时间的主次因素依次为导流筒直径、高度和位置;影响搅拌桨功率的主次因素依次为导流筒位置、直径和高度;综合考虑的最优组合为导流筒位置为15 mm、高度为50 mm、直径为90 mm,该结论与仿真结果相吻合。

搅拌槽运行故障诊断与预防控制策略研究

本文旨在专注于研究搅拌槽系统的故障诊断预防控制策略。阐述了实验室仪器及设备以及并详细描述了故障模拟和数据收集的一个过程。依据数据的预处理与分析,增强了故障诊断数据模型并对特点进行了评估。依据故障特征剖析,设计了一套有计划的防范措施并且通过实验证明了该实效性。详细讨论了实验结论,讲述了该研究的局限性。

利用智能控制技术提升搅拌槽效能的研究与应用

现阶段,搅拌设备广泛应用于冶金、食品、生物制药、灌装、建筑等领域,加速搅拌和溶解介质,避免介质的制备、搅拌过程(包括物质迁移和化学反应)。搅拌器作为设备的主要部分,起到为介质提供能量的作用,因此搅拌器的形状决定了流场特性和搅拌效果。随着我国技术自动化水平的提高,各种项目的应用发挥了很强的价值,大大提高了项目效率,成为未来工程优化的重要目标和对象。不仅可以进一步提高生产过程的自动化水平,还可以大大提高控制精度,随着智能控制水平的提高,可以大大降低运营商的劳动强度,给企业带来良好的经济效益。因此,有必要加强基于智能控制的机电一体化技术的研究和应用。智能控制技术提升搅拌槽效能的应用包括,智能感知技术的应用、智能决策与调整策略、基于人工智能的优化方法。基于此,本篇文章对利用智能控制技术提升搅拌槽效能的研究与应用进行研究,以供参考。

层流搅拌槽内柱状单颗粒运动特性的研究

为了完善固液搅拌槽内非球形颗粒运动特性的基础数据,利用摄像法对带有圆盘桨的层流搅拌槽内柱状单颗粒的运动过程进行可视化实验,使用图像处理方法量化颗粒运动,分析了颗粒的尺寸对颗粒运动特性的影响,并采用基于格子玻尔兹曼方法的直接数值模拟解析颗粒运动和槽内流场。研究结果表明:颗粒净重力和颗粒周围流场分布共同影响颗粒临界悬浮所需的搅拌雷诺数和黏性Shields数;颗粒偏离槽底中心运动是颗粒悬浮前的必要步骤;由颗粒周围压力梯度引起的悬浮力是颗粒上升的重要原因;颗粒在桨盘底部区域的运动轨迹、颗粒-桨盘间距和运动跟随性受颗粒长径比的影响。

桨叶层数对导流筒搅拌槽内搅拌影响的数值模拟

搅拌桨叶层数对导流筒搅拌槽的搅拌特性有着极其重要的影响。以赣南某稀土企业容积为10m3的导流筒搅拌槽实物模型数据为参考,利用Solidworks三维软件建立了导流筒搅拌槽及不同搅拌桨叶层数的三维模型。运用流体软件Fluent对其进行网格等数据处理,然后根据相关公式选取桨叶层间距450mm为基础数据,以相近性原则选取甘油水溶液为载体,对料液在不同搅拌桨叶层数的导流筒搅拌槽中的混合过程进行仿真模拟。以时均速度分布、速度、湍流动能和功率消耗等参数作为评价依据,选不同桨叶层数的导流筒搅拌槽的搅拌特性进行分析评价,验证了双层搅拌桨叶的导流筒搅拌槽的搅拌特性较好。

半圆管挡板搅拌槽内的固液悬浮

为了提高固液悬浮性能,设计了一种半圆管挡板搅拌槽。采用数值模拟和试验测试相结合的方法,研究了半圆管挡板Rushton桨搅拌槽内石英砂—水的混合特性,分析了固液悬浮特征、固相浓度分布和功率消耗情况,并与标准平直挡板搅拌槽内的悬浮性能进行了对比。结果表明,同一搅拌转速时,半圆管挡板能改善悬浮性能,低固含率(5%)时效果更好。整体而言,半圆管挡板搅拌时石英砂的浓度分布比标准平直挡板搅拌时均匀,而且功率准数低13%左右,节能效应明显。研究结果为半圆管挡板的工业应用奠定了基础。

固液搅拌槽测量技术研究进展

固液搅拌槽是化工操作过程中最常见的单元操作之一。固液搅拌槽中的流场特性以及固相分布特性是优化设计搅拌槽的关键参数。文章对固液搅拌槽的流场测试技术进行分析概述,包括粒子图像测速(PIV)技术和粒子追踪测速(PTV)技术,也进一步探讨分析了固液搅拌槽的固相含率测试技术,包括视觉观察法、导电探针法、光学探针法、取样分析法以及电阻断层扫描成像法等。

立式双桨搅拌槽内液-液分散特性的CFD-PBM模拟

将破碎核函数应用于群体平衡模型(PBM)中,并与计算流体力学(CFD)方法进行耦合,开展了不同类型搅拌桨组合下搅拌槽内液滴尺寸分布和液-液分散特性的模拟研究。结果表明:推进桨(TXL)可促进流体的轴向混合,涡轮桨(RT)有利于流体分散,不同搅拌桨组合下的流场特征存在显著的差异;相同转速下抽吸桨(PM)+TXL组合桨拥有较小的功率消耗,而RT+RT组合桨的功率消耗较大;挡板的存在能够有效促进液滴破碎,且挡板对PM+RT组合桨搅拌下分散性能的影响显著大于另外两种搅拌桨组合。基于本研究结果,在双层桨搅拌槽的工业应用中,应首先考虑挡板的应用,在对液滴分散性能要求较小时,应优选带轴流型的PM+TXL组合桨;在对液滴分散性能有较高的要求时,应优选带档板的PM+RT组合桨。

调浆搅拌槽研究与应用

分析调浆搅拌槽在浮选流程中的重要作用,总结调浆搅拌槽的结构特点和工作原理,介绍目前国内外调浆搅拌槽的发展和革新情况,指出未来浮选工艺中调浆搅拌槽的发展方向。

浅谈搅拌槽施工过程中的焊接质量控制

为了保证大型搅拌槽槽体的焊接质量,需要采用合理的焊接方法和完善的质量控制措施。针对大型搅拌槽的底板、壁板等不同部位采用不同的焊接方法,从技术交底、焊前准备、板材预制、组装工艺、焊接方法等方面进行分析,提出了控制焊接质量的有效措施,从而保证了搅拌槽筒体的焊接质量。

锥盘底和平底搅拌槽固液混合特性的CFD研究

利用CFD软件分别对固液混合的锥盘底搅拌槽和平底搅拌槽内的固相浓度场进行数值模拟,研究了搅拌槽底部形状对固液混合时间、搅拌功率、湍动能和固相速度的影响。研究表明:平底搅拌槽中的循环流不能到达槽底中央和槽底与槽壁的交接处,在这两个部位易产生固体颗粒的沉积,锥盘底搅拌槽的固液相混合时间比平底搅拌槽的省时22%,平底搅拌槽和锥盘底搅拌槽的功率消耗几乎相同,锥盘底搅拌槽3个监测点的湍动能都大于相应的平底搅拌槽的,锥盘底搅拌槽的监测点固相速度也比相应的平底搅拌槽的大。综合考虑锥盘底搅拌槽的各个固液混合参量都优于相应的平底搅拌槽。

螺旋桨搅拌槽中液体的流动结构

在直径１６００ｍｍ的平底柱形有机玻璃槽中，利用热膜风速仪测量了２个搅拌桨－槽体系中流体的时均速度、脉动速度的均方根值、湍流强度、纵向积分尺度、纵向微分尺度和能谱函数。研究了时均速度及湍流微结构在搅拌槽中的分布规律及搅拌桨转速的影响。

轴流桨搅拌槽三维流场数值模拟

利用k -ε湍流模型预测了搅拌槽在不同操作条件下宏观速度场 ,模型成功预测了搅拌槽内速度分布 ,计算结果与实验结果吻合较好 .模型预测结果表明 ,搅拌槽内宏观流动场受搅拌桨槽径比影响较大 .对单层搅拌桨 -槽体系 ,挡板前后宏观流动场差别很大 ,在挡板以前区域 ,轴向流动较强 ,在整个r -z断面上形成一个整体循环 ;而在挡板后面区域 ,流体在桨叶安装位置高度附近转向轴心流动 ,槽体上半部区域形成二次循环区域 ,且二次循环区域内流体以向下流动为主 .

刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合

搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚柔组合搅拌桨,可强化流体混沌混合行为。结合Matlab软件,实验研究了双层桨搅拌槽内自来水体系的最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE)的变化规律,对比分析了刚性桨和刚柔组合桨两种桨叶对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨强化流体的运动特性,使更多流体进入混沌混合状态。在转速为210 r·min-1时,流体的混沌混合达到最佳状态,刚性桨体系的LLE为0.041,而刚柔组合桨体系的LLE为0.048;刚柔组合桨可有效耗散能量,使整个槽体的能量分布均匀,刚柔组合桨在150 r·min-1时的多尺度熵率与刚性桨在210 r·min-1时基本相近;刚柔组合桨体系的混合时间均低于刚性桨体系,在转速为120 r·min-1时,刚柔组合桨使流体的混合时间缩短了26%左右。刚柔组合桨可改变流场结构和能量耗散方式,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。

搅拌槽内三维流场的数值模拟

应用商业计算流体力学软件CFX对搅拌槽内的流场进行了模拟 ,并与PIV测试结果进行了比较 ,流型吻合良好 .速度分量的对比结果表明不同情况与各种模型的吻合情况不尽相同 ,标准k ε双方程模型、RNGk