偏心双桨搅拌流场及效果分析

生产工艺中需要聚苯乙烯粒子在液相苯乙烯中均匀悬浮与混合,要求底部固相不堆积,固相浓度分布均匀。为了达到理想的搅拌效果,本文研究了双桨的偏心率及转速对搅拌混合效果的影响。以底部椭圆封头,无挡板的反应釜和双层6折叶的开启涡轮式搅拌器为研究对象,用Fluent软件对搅拌器偏心时水的搅拌流场及聚苯乙烯粒子-苯乙烯固液搅拌进行数值模拟。模拟了不同偏心率和转速对搅拌流型、聚苯乙烯粒子浓度分布及能耗的影响,并用粒子图像测速法(PIV)实验验证水的搅拌流场。结果表明,偏心搅拌可使流体速度得到增加,桨叶下方的搅拌死区得到有效抑制;偏心率增大导致两侧的速度偏差越来越大,能量分布不均匀;偏心搅拌的聚苯乙烯粒子浓度分布比对中搅拌的更为均匀,可改善粒子在苯乙烯中的悬浮效果;相同搅拌效果的情况下,偏心率为0.15的功率消耗是对中搅拌的85%;对该固液搅拌时的最佳偏心率和最佳转速分别为0.15和95 r/min,此时固液搅拌混合效果最好,固相浓度分布最为均匀,消耗功率相对较少。