闭式涡轮搅拌器搅拌釜内流场的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对某工程实例的闭式涡轮搅拌器的内腔流场进行了三维数值模拟,分析了其流场的流动情况,包括正常工况下的流型、速度场分布情况,研究了搅拌器对物料流动特性的影响。计算结果表明,闭式涡轮搅拌器使釜内流场同时产生明显轴向流动和径向流动,搅拌混合效果良好,能够实现釜内物料的充分混合。

基于Fluent的圆盘涡轮搅拌器搅拌釜内流场测试及数值模拟

基于搅拌实验与数值模拟相结合的方法,分析了圆盘涡轮搅拌器搅拌流场的特征和和变化规律,分别计算了两种方法不同搅拌工况下搅拌扭矩及搅拌功率的大小,确定了两种方法的误差范围。结果表明:利用数值模拟方法得到的搅拌扭矩值与实验值有着很好的跟随性,两种方法的误差在允许范围内。通过数值模拟可清晰地表达搅拌釜内的流场分布和变化情况,其结果可为进行其它类型搅拌器的研究奠定基础。

涡轮搅拌器搅拌特性数值模拟与实验研究

针对工业常用的涡轮搅拌器,就典型的平直叶开启涡轮式、45°斜叶开启涡轮式和平直叶圆盘涡轮式3种搅拌器形式,分别进行了流场数值模拟和对比搅拌实验。基于Fluent软件的CFD数值模拟,获得的速度场分布,反映了搅拌器的结构特点。使用Fluent软件的Report功能输出模拟扭矩值,换算成的功率曲线和实测的搅拌功率曲线有很好的一致性,证明了CFD技术不仅能对速度场进行模拟,还可有效模拟搅拌功率,对搅拌设备优化设计和实物实验有进一步的指导作用。

涡轮搅拌器搅拌功率获取方法对比研究

研究在全挡板、水介质及特定搅拌槽条件下,在常用转速区间内,比较了三种常用涡轮搅拌器搅拌功率的实验测试值、Bates算图经验计算值和数值模拟值。结果表明,三种搅拌功率计算方式所得功率曲线的总体一致性较好,在低转速下(≤180 r/min),偏差不超过10%,而在高转速强湍流时,偏差较大,但总体趋势一致,功率与转速成幂函数关系。Bates算图经验值普遍高于实验测试值,偏于保守,能可靠应用于工程实际;对于特定的搅拌混合过程,数值模拟方法适用于方案比较或一般的工程应用。

一种改进的涡轮搅拌器及投资效益分析

1 改进的涡轮搅拌器专利简介(专利号:ZL99218119.4)根据发酵理论,以及本人多年积累的发酵设备的实践经验,设计了此搅拌器和配套的汽液混和器。目前,在谷氨酸发酵领域,搅拌系统都采用的是弯叶,尚没有采用斜叶的报道。本专利是在实践的基础上,根据发酵原理进行的尝试,实践证明是可行的。其原理是加强了发酵液的湍流运动延长汽液在罐内的上升速度,以利传质和提高溶氧,其最大的特点:

圆盘涡轮式搅拌器的搅拌性能比较分析

在椭圆封头搅拌槽中根据行业标准建立了4种圆盘涡轮式搅拌器的几何模型,利用标准k-ε湍流模型和多参考系(MRF)方法,研究了叶片形状、搅拌速度、旋转方向和流型转变对搅拌功率、排出流量、泵出效率和剪切速率的影响。结果表明:叶片形状对功率、排出流量、泵出效率和流型转变的临界安装高度均有影响;径向流条件下,泵出效率排序为圆弧叶(反)>弯叶(正)>箭叶(反)>圆弧叶(正)>平直叶>箭叶(正)>弯叶(反);流型由径向流转变为轴向流后,搅拌功率及径向排出流量均下降。对标准搅拌器的性能评估为工业搅拌设备的选型和设计提供了参考依据。

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。

开启涡轮式搅拌器的流场分析及结构优化

对于开启涡轮式搅拌器的搅拌流场,采用多重参考系法、标准κ-ε湍流模型和SIMPLE算法,应用Fluent软件对其进行数值模拟,并用PIV实验进行验证。结果表明:数值模拟与实验结果基本一致,选用的MRF模型符合实际;对叶片数为4、桨叶倾角为45°、桨径为100mm的常用开启涡轮式搅拌器在转速为120r/min时进行模拟,发现桨叶区产生径向流,在挡板附近形成漩涡,在釜底存在搅拌死区;对搅拌器叶轮设计参数进行优化,发现当桨径为170mm、桨叶倾角为45°、叶片数为6时所产生的搅拌死区最少,搅拌效果最佳。

单双层涡轮式搅拌器的流场分析与对比

利用计算流体力学对单、双层涡轮式搅拌器在搅拌釜内产生的流场进行研究,并通过PIV验证模拟所选用的MRF模型符合实际。结果表明:选用单层涡轮式搅拌器时流体流动范围较窄;选用双层涡轮式搅拌器时流体流动范围较广。单层涡轮式搅拌器可提高转速以获得与双层涡轮式搅拌器近似的搅拌范围,但功耗较大,且搅拌效果较双层的差。单层涡轮式搅拌器的漩涡位置与涡径及转速无关,搅拌范围随转速的增大而增大;双层涡轮式搅拌器的涡心位置随转速增大而上移,且涡径随转速的增大而增大。双桨桨间距对流场的干涉作用明显,间距大或小均会导致漩涡发散,涡心不明显,流体流动范围变窄。

基于CFD的双层混合涡轮式搅拌器优化

为了解决50 L通用型液体发酵罐搅拌器组合选型多而复杂的问题,课题组设计了8种符合小型发酵罐需求的双层搅拌器组合。采用CFD软件FLUENT,选取κ-ε方程湍流模型对发酵罐进行数值模拟,计算方法采用有限体积法离散守恒方程,压力-速度耦合使用SIMPLE算法,差分格式采用二阶迎风进行收敛;通过对发酵罐内流场的速度云图、矢量图、速度分布曲线、搅拌功率等进行对比分析,研究不同搅拌器组合搅拌过程中液相混合效果;选取混合效果较优的搅拌器组合,进行气、液两相混合验证。结果表明:上层为斜叶圆盘式搅拌桨、下层为直叶圆盘式搅拌桨组合发酵罐搅拌时效果较为理想,且罐内最高速度能达到0.28 m/s,搅拌功率仅为5.63 W。模拟结果为发酵罐搅拌器组合的设计与选型提供了重要的参考。

斜叶涡轮搅拌槽流动场数值研究

利用ｋε湍流模型模拟了斜四叶涡轮搅拌槽内不同条件下宏观流动场， 研究了搅拌桨与搅拌槽直径比（ Ｄ／ ＤＴ） 、桨叶离槽底距离（Ｃ） 对搅拌槽内宏观流动场的影响。数值模拟结果表明， 桨叶离槽底距离与槽径之比较小（ Ｃ／ ＤＴ＝０－３３）时， 叶轮区域轴向流动较强， 在整个ｒｚ 断面形成一个整体循环。随着桨叶离槽底距离增加， 叶轮区径向流动增强， 当Ｃ／ ＤＴ＝ ０－５ 时， 在搅拌桨下方区域形成二次循环区。搅拌桨与搅拌槽直径比较小时（ Ｄ／ＤＴ＝ ０－３３） ， 挡板前后宏观流动场差别很大， 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上流动为主。

基于FLUENT的乳化液配比搅拌器的选择与研究

针对乳化液混合不均匀导致浓度传感器失准以及浓度过高或过低的乳化液输送到工作面引起液压设备损坏等问题,对乳化液均匀混合起关键作用的搅拌器进行了选择与研究。在FLUENT平台对三种现有的搅拌器在配比装置中的混合过程进行数值模拟,分析得出了有利于乳化液混合的搅拌器类型,为其在实际工业应用的设计与选用提供依据。

搪玻璃容器布尔马金式开启涡轮式搅拌器

武进县化工搪瓷厂最新试制成功的搪玻璃容器布尔马金式搅拌器和搪玻璃容器开启涡轮式搅拌器,于1991年12月16日通过省级鉴定。该产品是致力开拓搪玻璃搅拌器的新型式,以此满足当今化工、制药等行业迅猛发展的需要。原搪玻璃容器的搅拌器为锚、框、桨、叶轮四种型式。

圆盘涡轮式搅拌槽的数值模拟

用计算流体力学软件FLUENT6.2,多重参考系法对圆盘涡轮式搅拌槽在不同转速下的流动进行了整体数值模拟.采用标准k-ε湍流模型成功模拟了搅拌槽内的流动分布,考察不同搅拌转速和不同计算方法下搅拌桨的功率准数.给出搅拌槽内速度分布和湍流动能分布图.为该领域研究者提供指导.

基于SolidWorks二次开发的食品搅拌机的搅拌器参数化设计

食品搅拌机是食品混合机械的一种,一般用于食品的混合与搅拌。搅拌部件是食品搅拌机实现搅拌功能的主要部件,主要由搅拌器和搅拌轴等组成。目前企业多以经验设计生产搅拌部件,导致工作效率较低且开发效率偏慢。为了节约成本,提高生产效率,缩短设计周期,以涡轮式搅拌器为例,基于Visual Basic编程软件,采用SolidWorks进行二次开发,设计一种可以快速生成涡轮式搅拌器三维模型并使其参数化的系统,此系统可优化涡轮式搅拌器的性能并提高其生产效率,也为其他搅拌部件的二次开发提供了参考。

气液两相搅拌器的研究进展

鉴于气液两相操作的广泛应用及气液两相搅拌器的迅速发展 ,本文综述了这方面的进展情况。重点对气液两相搅拌器的发展历史及典型气液两相搅拌器的特点进行了介绍与评价 ,同时阐述了气液两相搅拌器在未来的发展方向 ,并就国内的研究现状进行了简单概述。

一种新式搅拌器的设计与实验研究

提出一种新的搅拌器——筒式搅拌器的设计方法,介绍筒式搅拌器的结构和工作原理,对筒式搅拌器的搅拌扭矩进行实验和分析,并与推进式和涡轮式传统搅拌器进行比较。实验表明,在同等工况下,筒式搅拌器的扭矩小于推进式和涡轮式搅拌器的扭矩,其搅拌功率准数也远远小于推进式、涡轮式的。因而,该研究对于提高搅拌效率和节能具有重要的意义。

发酵罐用搅拌器的工业应用进展

随着发酵工业的快速发展 ,应用于发酵过程的搅拌器也经历了一个快速发展的过程 ,各种新型搅拌器及多种组合形式得到推广和应用。

谷氨酸发酵罐搅拌与气—液分散

对气一液搅拌槽,谷氨酸发酵罐现均采用气一液分散较理想的圆盘涡轮式多层叶轮搅拌器.叶轮之间的距离,对流型、搅拌功率和混合速率均有很大影响.在有档板的情况下,一个叶轮的有效作用高度约与槽径相当,因此,当1＜H/D＜2时要采用双层叶轮,当H/D＞2时则要采用三层叶轮.(H-液深,D-槽径).

液下加氢搅拌系统的设计改进

气、液、固三项化合反应中有90%以上的搅拌反应釜选用自吸式搅拌器,它可以完成气相在液相的分散与吸收,自吸式搅拌器可以将气相均匀分布到搅拌器周围的液相中,但是自吸搅拌器只是将气体引入液相,要靠具有轴流推力或径向推力的其他搅拌器来完成流体混合,而用于气-液分散的直叶圆盘涡轮在气液两相操作时,叶片后方有气穴使其泵送能力降低。对自吸式搅拌器和直叶圆盘涡轮的结构提出改进方案并提出一套效果很好的液下加氢组合搅拌方案。