新型搅拌桨用于黄原胶溶液气液传质的计算流体力学模拟

采用计算流体力学(CFD)方法对高黏度非牛顿流体黄原胶水溶液(质量分数2%)中对称锯齿双斜叶涡轮搅拌桨(SPT)的搅拌效果进行模拟,并与传统的圆盘涡轮搅拌桨(DT)进行对比。通过多重参考系方法解决搅拌桨区域的运动问题,采用Eulerian-Eulerian模型模拟气液二相流动,气泡聚并和破裂过程通过群落平衡方程计算。结果发现,在高黏度体系中SPT气液传质混合性能优于DT。与DT相比,在考察的转速和表观气速下,SPT搅拌功率消耗降低35%左右,氧传质效率提高超过24%。

可用于制备均匀海藻酸钠微球的新型搅拌桨设计

由于传统搅拌乳化法制备微球的粒径均一性差,设计了一系列不同针数搅拌桨。首先比较了不同针数对海藻酸钠微球粒径和分散系数的影响,结果显示16×4搅拌桨可制备粒径均一微球;在此基础上研究了乳化时间、海藻酸钠浓度、容器直径和表面活性剂含量对新型搅拌桨制球的影响。结果表明:与常规搅拌桨(如1×2、2×2搅拌桨)相比,16×4搅拌桨所制备的微球其分散系数最低可达0.78%,达到单分散微球的要求。

新型组合搅拌桨的混合性能研究

根据聚苯乙烯反应的工艺特点,开发了一种新型双轴组合搅拌桨,与双层斜叶桨和锚式桨进行了对比实验,并用粒子成像测速技术系统分析了流场速度分布,研究了其混合性能。

新型内外组合搅拌桨的开发及流场特性

提出一种适用介质粘度范围广的新型内外组合搅拌桨。利用计算流体力学和粒子图像测速技术对该搅拌桨产生的流场进行研究。考察不同工作介质、不同转速比情况下,带有新型内外组合桨的搅拌设备内的时均速度、速度变化率和剪切速率分布。结果表明:新型内外组合搅拌桨在各个方向产生的流动都比较剧烈,其径向速度和轴向速度的分布与内外桨转速比密切相关。采用新型内外组合桨改善了搅拌设备近壁区的流动状况,改善程度随着转速比的减小而增强,且对假塑性流体流动状况的改善优于牛顿流体。新型内外组合搅拌桨改善了整个搅拌设备内尤其是近壁区的剪切水平,并且改善程度随着转速比的减小而显著增大。

新型内外组合桨搅拌湍流场的PIV测量和CFD模拟

利用PIV和CFD技术研究了湍流域内带有新型内外组合桨的搅拌设备内的流场。考察了不同转速比条件下,该搅拌桨产生的宏观流动场和湍动能分布。结果表明:在湍流域内,外桨搅拌行为的介入使得搅拌设备内流场的局部细节发生变化,但宏观流场结构不变。新型内外组合搅拌桨改善了搅拌罐内,尤其是罐体边壁区、罐底以及两内桨中间区域液体的湍动程度。当转速比较低时,有利于快速反应中介质的快速混合。

新型最大叶片式搅拌器用于工业规模反应器气液混合特性的数值模拟

以1.0%质量分数黄原胶溶液为研究体系,运用计算流体力学(CFD)方法对10 m^3工业规模搅拌釜内新型最大叶片式搅拌桨的气液混合性能进行了数值模拟,重点研究了新型最大叶片式搅拌桨在搅拌转速为42 r/min,五种通气量(0.27~0.35 vvm)下气液混合特性。结果表明:流体在新型最大叶片式搅拌桨作用下呈现一个整体大循环;在相同转速下,增加通气量,搅拌器单位体积功耗减小,气含率、气泡尺寸及气液传质系数呈不同增加趋势。