连续高速分散混合器流体流动的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)软件FLUENT 6.1的标准k-ε双方程湍流模型及多重参考系(MRF)法对连续高速分散混合器内的流场进行了数值模拟,得到了不同操作转速下的压力场和速度场。所得压力模拟结果与实验数据相符,表明压力与转速成反比关系;速度场的模拟计算结果与文献值相符;同时研究了不同转速下混合器内的最大剪切速率、最大湍流动能及最大能量耗散速率随操作转速的变化规律。

连续高速分散混合器内的微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对连续高速分散混合器（CRS）内的微观混合特性进行了研究,着重考察了加料时间、转子转速、定子结构等因素对产物分布的影响规律。结果表明：CRS内微观混合特征时间在1.48×10^-4～1.48×10^-5s范围内,远小于常规的搅拌反应器。在转速为1200～1800 r/min范围内,离集指数随转速增加而上升;转速超过1800 r/min之后离集指数则随转速增加而下降。

连续高速分散混合器内的流体力学性能——Ⅰ.实验研究

针对3种不同结构的定子,采用不同粘度的牛顿流体及假塑性非牛顿流体作为工作介质,对连续高速分散混合器(CRS)内的流体力学性能进行了系统的实验研究,着重对CRS的功率特性、流体的表观Kolmogorov尺度进行了测定和分析.结果表明,3号定子操作条件下的功率准数最大,为5.44;CRS的Metzner-Otto常数远大于普通搅拌桨;CRS内流体的表观Kolmogorov尺度比传统的搅拌反应器小一个数量级,因此CRS内的微观混合时间远小于搅拌反应器.研究结果可为连续高速分散混合器的优化提供参考.

连续高速分散混合器内的流体力学性能——Ⅱ.数值模拟

采用计算流体力学(CFD)方法研究连续高速分散混合器(CRS)的流体力学特性.采用FLUENT6.2软件,选用标准k-ε模型和滑移网格(SM)法,对CRS进行三维流动场的数值模拟.功率消耗的预测值与实验结果吻合良好,随雷诺数的增大功率准数NP基本不变,其模拟值为5.99,与实验的误差为13.7%.在中小流量下,水力学性能的模拟值与实验值吻合较好,但较高流量下由于液沫夹带而无法准确预测.模拟结果表明,CRS的最大泵送效率仅为13%,其功率消耗主要用于物料高效剪切混合;混合腔内的宏观流动场、剪切速率及湍流耗散率均呈非对称分布;对应转子不同的几何位置,定子槽内产生流型不同的漩涡,模拟结果与文献数据相吻合.研究结果可为工业CRS的优化设计提供参考.