新型穿流式搅拌桨研究(Ⅱ)——固液体系轴对称射流的实验研究

以磷矿料浆为介质,分别测量了流体穿过单个孔板和连续穿过两个相距一定距离的相同孔板产生的轴对称射流的长度和宽度。结果表明,存在一临界雷诺数Re_0,对同一物系,Re_0随喷孔长径比增加而减小。当雷诺数Re小于或等于Re_0时,射流长度和宽度随Re增加而增加;当Re大于Re_0时,射流长度和宽度几乎不变。根据因次分析结果,采用多元线性拟合得到了射流长度和宽度与喷孔出口流速、孔径、孔长和挡板间距的经验模型。

新型穿流式搅拌桨研究 I.全混状态下的水射流实验

穿流式搅拌桨桨叶上的开孔所引起的射流对于提高搅拌效率、降低搅拌能耗起着重要的作用。采用模拟实验方法,研究了全混状态下喷孔出口流速、孔径和孔长对水射流半扩展角β和源点xp/D的影响。研究结果表明:喷孔孔径、孔长以及喷孔前流体的湍动程度对射流发展有很大影响,存在一临界喷孔长径比(H/D)0,1.31 (H/D)0 1.67。当H/D≤(H/D)0时,β随速度(或Re)增加而增大,xp/D随Re增加变化很小;当(H/D)>(H/D)0时,β随速度(或Re)增加而减小,xp/D随Re增加而减小。为了获得较好的混合效果,搅拌桨桨叶上的开孔所引起的射流应有尽量大的扩展效果,因此桨叶上开孔的长径比应小于(H/D)0。

穿流式搅拌桨在水-磷石膏系统中的搅拌性能研究

模拟工业生产中的磷酸萃取装置中磷石膏的悬浮过程 ,研究了穿流式搅拌桨在水 磷石膏系统的最佳开孔率值、最佳孔径值、最佳浸润周边值 ,以及不同开孔率、孔径、浸润周边下功率的变化 ,以及粘度和转速变化对功耗的影响。得出了临界悬浮值 ,并在冷模实验的基础上 ,对穿流式搅拌桨在工业上的应用前景作了预测。

穿流型搅拌器结构参数优化

在特定搅拌槽条件下,针对穿流式斜叶桨式搅拌器,在常用的最高转速300 r/min以内,就开孔位置、开孔率、开孔直径等结构参数进行了数值模拟.将搅拌器以及附近区域都设为动区域进行模型简化处理,基于四面体网格对模型进行网格划分,采用多重参考系稳态处理法,选用标准k-ε湍流模型求解搅拌流场.引入搅拌系数K,从混合效果和功率消耗两方面综合评价搅拌器的优劣.搅拌功率实验和分布时间实验较好地验证了数值模拟的结论.研究表明,相较于传统搅拌桨,穿流式搅拌桨因能强化涡流扩散、减小桨叶投影面,可获得更好的混合效果和更低的功耗,且随着搅拌转速的增大,功耗降低的越明显;搅拌功率和混合时间随开孔率和开孔直径而变化,当开孔率为12%左右、开孔直径为8 mm左右时,搅拌功率和混合时间最小,最为优化.