新型双螺杆锚式桨的设计及搅拌流场模拟

根据高粘性流体混合机理,设计一种新型双螺杆锚式搅拌桨。利用FLUENT软件对锚式桨和新型双螺杆锚式桨进行数值模拟对比分析,研究了两种搅拌桨的流场速度分布特性,以及在不同高度和不同流变指数下,无因次轴向、径向和切向速度沿半径变化规律和搅拌桨表面压力分布。计算结果表明:新型搅拌桨在一定程度上改变了流体的流动方向,加强了轴向和径向流动,说明这种搅拌桨对提高剪切作用和向全槽范围内进行推动的循环作用有较大的促进作用;在同一种搅拌桨的流场中,非牛顿流体中的高速流体分布区域面积远大于牛顿流体中的面积,并随着流体流变指数的增大,无因次轴向、径向、切向速度的峰值也增大。

组合桨搅拌器的宏观混合特性

分别以浓度为１％，２％，３％，３．５％的羧甲基纤维素溶液为实验介质，采用测温法，测定了正交双层三角桨－单螺带桨、正交双层三角桨－内外单螺带桨、锚式桨－三叶推进器、锚式桨－内外单螺带桨４种组合桨搅拌器的宏观混合时间，用无量纲数Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４综合评判了它们的宏观混合性能。实验证明，前２种组合桨搅拌器在不同流域内都能使搅拌介质达到良好的宏观混合，且功率消耗低，混合效率高，具有明显的节能优势，对搅拌变粘度体系的介质有很强的实用性。

几种常用搅拌桨的功率计算

介绍层流区桨式、锚式、双螺带式搅拌桨功率的计算 ;在较大的雷诺数范围内的直叶开启涡轮、折叶开启涡轮功率的计算 。

组合桨聚合釜内非牛顿流体的混合特性

在476mm的椭圆底有机玻璃聚合釜中,以羧甲基纤维素-甘油水溶液(前者质量分数为1.3%)为实验物系,利用酸碱中和法测定了9种不同的搅拌桨直径与聚合釜直径比接近于1的组合搅拌桨沿聚合釜轴向及径向的混合特性。结果表明:内外螺带-锚式组合桨的轴向混合最强,但径向混合较差。框板式搅拌桨的轴向混合较内外螺带-锚式组合桨弱,但比改进偏框式桨强,其径向混合较后者弱。改进偏框桨的7种不同组合方式沿径向的混合良好,多数组合桨沿轴向的混合较前2种组合桨弱,更接近于平推流。

后掠翼框式搅拌器的特点及其在溶媒结晶中的应用

溶媒结晶由于其稳定性和纯度高被广泛用于头孢菌素生产中。传统的锚式和锚-桨式桨叶是溶媒结晶的主要搅拌器,但由于其搅拌形式自身特点限制,在生产不同品种和相同品种不同工艺的产品时,该搅拌器具有一定的局限性。为了解决这个问题,我们在溶媒结晶方面有针对的改进和试验了一些新型的桨叶,发现了后掠翼框式搅拌器在溶媒结晶方面的广泛适应性和一些独特优点,解决了一些实际生产中的问题。

同轴搅拌混合器性能的数值模拟

介绍了由锚式桨和涡轮桨组成的同轴搅拌器,并利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟,工作介质为牛顿流体和非牛顿流体,考虑了3种不同的工作模式:涡轮桨单独旋转、内外桨同向旋转和内外桨反向旋转。通过分析搅拌器内的功率消耗、速度分布、压力分布和剪切速率分布,得出内外桨同向旋转为该同轴搅拌器的最佳操作模式。

高粘度流体二维搅拌流场

用有限元法求解二维搅拌流动的Navier-Stokes方程。采用极坐标系,引用罚函数法处理流体不可压缩条件,并消去压力项,成功地计算了锚式桨搅拌槽二维流场的速度分布、流型以及剪切率分布。计算的流型与实验拍摄的结果符合良好,还对不同Re数下的搅拌流场进行了数值模拟,并描述了典型Re数下的计算结果及Re数对流场的影响。

新型冷却结晶器的性能研究

针对一种通过对传统的锚式搅拌结晶器的搅拌桨和罐底形状进行改进,并增加了导流筒和挡板,从而制造出的新型搅拌冷却结晶器,采用计算流体力学方法,分别对新型搅拌结晶器搅拌转速为30、60、90 r/min以及60 r/min时锚式搅拌结晶器内的搅拌混合过程进行数值模拟研究,并结合实验加以验证。经研究发现,使用该新型搅拌结晶器获得的晶体收率以及晶体纯度都优于传统锚式搅拌结晶器。

基于多物理场计算的微波加热均匀性研究

针对微波加热液体过程中存在温度分布不均匀的问题,提出利用锚式搅拌桨对被加热液体进行搅拌的办法。通过多物理场耦合计算对微波加热静止的去离子水和加热过程中用锚式搅拌桨以不同转速搅拌去离子水的过程进行仿真,研究了搅拌对去离子水温度分布和变异系数的影响,并通过实验验证。结果表明,与去离子水处于静止状态的加热效果相比,锚式搅拌桨的引入可以减小去离子水内部温差且随着搅拌桨转速提升其对加热均匀性改善效果更加明显。