双螺带式搅拌器的搅拌特性及关键结构参数研究

运用Fluent软件对双螺带搅拌器的混合过程进行模拟,利用多功能搅拌实验平台进行功耗测试,验证仿真模型的合理性。结合实例,分析了边界间隙、螺带直径以及螺距对搅拌特性的影响。针对混合效果和效率(经济功耗)的定量评价难点,提出用功耗因子与轴向功耗因子的数值,表征高黏度流体混合时的能量利用效果与整体混合效果,并以此为依据对螺带式搅拌器关键几何参数进行优化。实例的模拟结果表明:当螺带直径为1 200 mm时,即螺带直径达到罐体直径0.8倍时,轴向功耗因子最大为0.232 6 s,表明轴向流体宏观混合效果最好;螺距为1 350 mm时,即螺距与螺带直径之比为1(螺旋升角为45°)时,轴向功耗因子达到最大为0.180 6 s,表明轴向流体宏观混合效果最好;随着边界间隙的减小,罐壁总速度峰值增大,表明防附着效果增强,罐壁内侧的热边界层减薄。

混合尾砂膏体充填料浆搅拌特性工业试验

为研究不同尾砂组成的充填料浆的搅拌特性,论证新型搅拌工艺能够制备出更为均匀的合格膏体。以某铅锌矿为工程背景,在原有的搅拌站基础上,安装新型JTL2500E型搅拌桶以及配套给料装置,建设了一个采用新型搅拌工艺的搅拌特性工业试验平台,并依托试验平台进行了现场工业试验。试验结果表明:在不同胶凝材料不同尾砂组合的工艺条件下,采用新型搅拌工艺制备的膏体料浆,在流动性、强度、均匀性等各项指标方面都达到了预期效果。通过与该铅锌矿原有搅拌系统取样数据对比,各项指标均优于原有搅拌系统。因此新型搅拌工艺能够满足矿山搅拌系统的需要,为充填系统改造升级提供了技术支撑。

基于流体仿真的搅拌器结构参数对搅拌特性影响研究

常规搅拌器因其自身结构的特性,无法满足高黏性非牛顿流体的均匀搅拌。本论文拟开展一种面向非牛顿流体搅拌的组合式搅拌器设计,讨论流体搅拌特性的影响因素。以润滑脂为搅拌介质,采用Laminar模型,通过多重参考系法(Multiple reference frame,MRF)和示踪剂浓度法研究新型搅拌器内桨叶片数量、离底高度、叶片倾斜角等结构参数对搅拌过程中单位体积搅拌功率、混合时间、有效搅拌体积分数的影响。结果表明该组合式搅拌器能够应用于高黏性非牛顿流体的混合搅拌;结构参数对单位体积搅拌功率、混合时间、有效搅拌体积分数均有影响,而混合时间受影响最为显著,各结构参数对混合时间影响的主次顺序为:叶片数量>叶片倾斜角>离底高度。与初始设置相比,最优参数即叶片数量为9个、离底高度为50 mm、叶片倾斜角为45°时,对应的混合时间缩短了61.6%。研究结果能够为工业领域中类似的流体原料搅拌设计提供较好的技术参考。

泛能式搅拌桨搅拌特性研究

在直径为 2 4 0mm的搅拌釜内 ,考察了泛能式搅拌桨的功率、传热特性 ,混合实验在直径为 386mm的搅拌釜中进行。在层流域内 ,建立了功率准数Np 与桨几何尺寸及雷诺准数Re的关联式 ;得到了努塞尔准数Nu与桨几何尺寸、雷诺准数Re、普朗特准数Pr以及体系粘度的关系 ,并采用单位质量流体表示的雷诺准数εD4/ν3 取代雷诺准数关联 ,误差均在 10 %以内。在中低粘度区内相同功耗下 ,泛能式桨的传热系数明显高于螺带桨。当Re >3时 ,泛能式桨的混合效率比双螺带桨要高。

新型搪玻璃搅拌桨搅拌特性数值模拟及实验研究

采用CFD方法模拟了具有相同桨径、不同桨叶折角和叶宽结构的6种新型搪玻璃搅拌桨的搅拌特性。考察了挡板、桨叶离底高度对釜内流场的影响,基于此分析了桨叶折角、叶宽对速度分布的影响。对模拟得到的搅拌功率和混合时间进行了实验验证,并与传统搪玻璃桨式搅拌器进行比较。结果表明:①新型桨叶在加挡板且桨叶离底高度为450 mm时,搅拌效果最佳;②随桨叶折角、叶宽的增大,桨叶区轴向、径向和切向速度均呈增大趋势,当桨叶折角为45°、叶宽为95 mm时,釜内混合效果最好;③随转速增大,搅拌功率呈增大趋势,混合时间呈减小趋势,新型桨明显比传统桨混合性能好,桨叶折角为30°、叶宽95 mm时功率消耗最低,桨叶折角为35°、叶宽95 mm时混合时间最短。

45°涡轮桨搅拌槽内搅拌特性数值模拟研究

采用多重参考系法(MRF)及标准k-ε模型对工业中广泛应用的45°折叶涡轮桨搅拌槽内的搅拌特性进行模拟,考察不同监测点对混合效果的响应情况,发现不同监测点的响应出现明显的差别.对搅拌桨距槽底距离变化时,槽内搅拌流型以及速度矢量的分布和功率消耗情况进行模拟研究,结果表明:当C/T为0.278时,槽内流型发生转变;当流型转变时,搅拌桨消耗功率达到最低.

超声场下搅拌特性的试验研究

在自制的数字化搅拌设备实验平台的基础上,以水和不同浓度的CMC溶液为介质,探索超声波场对搅拌功率特性和搅拌混合特性影响的试验研究。结果表明:在本试验所用介质中,超声波对搅拌功率影响不大;在低黏度介质中,超声波对混合特性影响不大,在中黏度介质中,超声波可以明显改善混合特性。

新型挡板对搅拌特性的影响研究

本文提出了一种中间断开并错开一定距离、倾斜15°的新型挡板,运用计算流体力数值模拟软件Fluent,分别对常规挡板和新型挡板搅拌釜在相同条件下的液-固搅拌过程进行了数值模拟。结果表明,新型挡板不仅可以提升搅拌釜中固体颗粒分布的均匀度、流体流动的湍动程度和桨叶上下两个循环速度,从而提高搅拌的混合效果,而且可以降低搅拌釜的搅拌功率,是一种性能优良的挡板。

奶牛螺旋给料装置搅拌设备的设计及搅拌特性试验研究

全日粮混合(TMR)饲喂成本在牛奶生产成本中所占比例最大,采用TMR自动饲喂机可有效降低饲喂成本。目前自动饲喂设备大多采用等径等距螺旋输送器,易在工作时产生堵料问题。为解决上述问题,设计饲喂装置的搅拌装置并对其搅拌特性进行试验研究。试验结果表明,搅拌装置能有效解决堵料问题、提高饲料输送平稳性,搅拌器物料推进体积与料仓容积之比为0.14时搅拌效果较好。

灌缝料的搅拌特性

分析了影响灌缝料搅拌效果和搅拌功率的因素,并介绍了计算搅拌功率的几种方法。基于对搅拌系统的受力分析对搅拌系统进行了数值模拟,从数值模拟的结果上分析了灌缝料的搅拌特性,并提出了加强搅拌效果和降低搅拌功率的方法。

不同组合桨搅拌器搅拌特性的数值研究

采用Fluent软件的多重参考系(MRF)及标准k-ε湍流模型,针对双层平直桨叶、双层45°折叶涡轮桨和两者组合搅拌桨这3种搅拌桨,研究了不同桨叶类型搅拌槽内的流动混合特性和加料位置,结果表明:45°折叶涡轮桨和平直叶桨的上下组合桨可以增强搅拌器内流体的上下湍动,促进混合,其搅拌功率较双层平直叶桨下降37.91%,混合时间减少50.48%;选择上层桨叶尖端加料可以缩短搅拌器内液体的混合时间,提高搅拌效率.

泥水盾构机搅拌器搅拌特性影响因素规律研究

为防止泥水盾构机排浆口处碴土堆积沉淀而堵塞排浆口,采用多重参考模型(MRF)构建双搅拌器系统,从转动速度、转动方向、间距大小和泥浆入口流速等4个常见的操作参数切入,分析不同参数对搅拌特性的影响规律,为实际工程选取搅拌器操作参数提供借鉴。研究结果表明:增大2个搅拌器的转动速度能够有效提升整个搅拌区域的搅拌速度;反向向上旋转使得速度流线更加对称,中间区域向上速度更大,提升能力更大;随着双搅拌器间距的增大,中间区域速度不断减小,两侧区域速度不断增大,但中间区域上侧部分速度先增大后减小;泥浆入口流速对搅拌特性影响较小,除中间区域下侧速度有明显增加外,其他区域变化较小。

机械搅拌对非牛顿流体速度场与温度场影响的研究

热沙浴所用沙是一种非牛顿流体,高表观黏度使其传热特性较低,对其均匀加热带来不便。该文使用计算流体动力学分析了不同转速下三根螺旋搅拌轴对沙体产生的流动特征,研究了搅拌轴转速、离底高度、轴间距等结构参数对搅拌过程中速度场、温度场、有效搅拌体积分数、加热时间等的影响。研究结果表明:沙体有效搅拌体积分数随转速的增大而增大;未搅拌时沙体受热后的最大温差为10℃,而当有效搅拌体积分数最高时沙体受热最大温差为3℃;螺旋搅拌轴在初始安装位置转速为40r/min时,将Z=23cm平面加热到42~45℃所需时间为10 h,与静态加热相比,加热速率提高了120%,调整安装位置后加热时间缩短至8 h,加热速率提高了175%,缩短了加热时间,消除了热量分布不均问题。

涡轮桨搅拌槽内混合特性模拟研究

本文选用多重参考系法对搅拌桨进行模拟。对桨叶倾斜角度为90°(轴流型)、60°、45°和30°时混合效果进行比较,得到45°折叶涡轮搅拌桨的单位体积混合能最低。考察不同监测点对混合效果的响应情况,发现液面监测点混合时间稍长,桨叶部分监测点混合时间最短,随着桨叶倾斜角度增大,不同监测点混合时间差别变大。

120t转炉旋流氧枪的射流搅拌特性

熔池流动状态及反应速度是实现转炉高效冶炼的关键,主要取决于氧气射流与熔池的相互作用及底吹搅拌强度。建立了120t转炉旋流氧枪的三维全尺寸几何模型,利用数值模拟研究了不同旋流角旋流氧枪的射流特性,并对比分析了其对转炉熔池的冲击搅拌效果。结果表明,随着旋流角的增大,氧气流股的射流核心区长度不断减小,射流中心距氧枪轴线距离增大,氧枪射流交汇点距喷孔出口距离不断增大,射流聚合现象被抑制;当旋流角由0°增加至15°时,氧气射流的冲击深度减小了40%,冲击半径增加了13%;熔池纵截面上的高速区域分布在冲击凹坑附近,横截面上的高速区域分布在冲击凹坑及相邻凹坑连接处延长线外部区域。

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。

两相流搅拌槽内多层涡轮组合桨的模拟研究

文章在不相溶液液两相流搅拌槽内,就三种常用的圆盘涡轮搅拌器,对多层组合桨的搅拌特性进行了数值模拟,分别研究了流场特性、搅拌功率和混合时间。研究表明,多层桨中三种桨型的不同组合,会改变流体最大速度和流场死区的出现位置及影响范围,在不同位置出现封闭的局部小循环,破坏釜内流体的整体循环,并对宏观的混合时间产生较大影响。折叶桨有轴向流,可优先设置在最底层,以消除釜底死区。弯叶桨可产生高速径向流,可优先设置在中间层,利于釜内大循环的形成。多层桨不同桨层间的相互影响,使不同位置的桨叶的功率消耗不一致,现有传统的经验算法不适用于多层组合桨的功率计算,有必要进一步探讨。

卧式捏合反应器及其在聚合工业中的研究进展

卧式捏合反应器具有大的反应体积,优异的混合性能、表面更新性能、传热性能和自清洁性能,因而在本体聚合、缩合聚合和聚合物脱挥等领域具有广阔的应用前景。综述了几种捏合反应器及其搅拌特性研究,以及在聚合工业中的应用研究,指出捏合反应器具有非常复杂的几何结构,实验测量技术具有很大的局限性,计算流体力学(CFD)模拟为主要的研究方法;进一步指出具有自清洁特性的捏合反应器是聚合物搅拌设备开发的主要方向,高效、集约化、绿色、环保的先进工艺与装置是促进我国聚合工业发展的关键。

利用高炉出铁重力势能的旋流反应器冶金特性

从高炉出铁口中射出的铁水具有一定的初动能,且出铁沟有一定的坡度.本项目提出了一种利用高炉出铁沟重力势能脱硫的新型冶金反应器.基于湍流模型与多相流模型的耦合,应用液面追踪技术,实现了对冶金重力势能反应器内流体流动及液面波动行为的模拟计算,并用水模拟结果进行了对比验证.从分析的结果来看,铁水在反应器内能够形成良好的旋流效果.实验所得的RTD曲线与计算所得的结果吻合较好.碗型反应器的旋流效果最好,能够产生高强度稳定的旋流.

基于Fluent的搅拌器三维流场数值模拟及其实验研究

利用Fluent软件对搅拌器搅拌过程进行单相(水)三维数值模拟,研究3种不同类型桨叶在不同搅拌速度和有无挡板条件下搅拌器的搅拌特性,并用搅拌实验结果验证了数值模拟的合理性。同时,搅拌器单相流场数值模拟结果为搅拌器放大提供了充分的理论依据,为搅拌器的优化设计奠定基础。通过理论研究与实验验证相结合的方法,分析了影响搅拌性能的因素,减少了实验时间和成本,对搅拌器的实践工程应用有指导性意义。