Kenics型静态混合器中幂律流体与颗粒混合过程分析

针对Kenics型静态混合器内固体颗粒在幂律流体中的孤岛现象的产生机理进行研究。运用Fluent数值模拟固相颗粒与CMC水溶液在Kenics静态混合器中的混合过程,并利用浓度变异系数(COV)对颗粒分布特性进行量化分析。研究表明:提高流体表观黏度和流体入口速度,颗粒停留时间缩短,COV值降低,混合效果提高。在第4~8个扭旋叶片中间截面上均形成了两对对称的无粒子孤岛,降低流体表观黏度和提高流体入口速度,孤岛边界更清晰。扭旋叶片诱导的内流涡旋和近壁面涡旋有较高的涡量,涡旋中心局域形成无粒子孤岛,相邻叶片交错区域,随着涡旋耗散孤岛消失。

Kenics型静态混合器对含水原油均质化效果影响数值模拟

目的针对含水原油在输送过程中水分分布不均匀或大量聚集的现象,将Kenics静态混合器引入到含水原油输送过程中,并对其均质化效果进行分析。方法采用FLUENT软件对管道内流场进行模拟,并用变异系数和液滴平均粒径对均质化效果进行评价,分析了混合单元排列方式、扭角、长径比和数量对均质化效果的影响。结果使用排列方式为异向叉排、扭角为240°、长径比为0.5、数量为10个的Kenics静态混合器不仅能使油水两相分布均匀,还能获得更小的液滴平均粒径,从而实现更好的均质化效果。结论排列方式为异向叉排时均质化效果最好;随着扭角的增大,管线出口的变异系数和液滴平均粒径呈下降趋势;随着长径比的减小和数量的增多,出口的变异系数值趋于相同,但能获得更小的液滴平均粒径。通过均质化处理后,可以使取样样本更加准确地体现储罐原油的含水率,避免造成油品交接纠纷,保证油品外输任务的完成。

Kenics型静态混合器在高雷诺数下的压力降研究

为了获得Kenics型静态混合器在高雷诺数下的压力降规律，在雷诺数Re=4100～4000000范围内，采用计算流体力学（CFD）方法，通过对5种不同长径比的Kenics静态混合器的内部流动进行数值模拟来获取数据。量纲分析表明了Kenics静态混合器的压力降特性可以通过3个无量纲参数：摩擦因数Cf、混合器单元长径比AR、雷诺数Re来描述。根据数值模拟结果作出了这3个参数的关系曲线，提出了一个新的无量纲压力降关系式。研究结果表明，在雷诺数大于200000时，Cf值趋于恒定，与Re值无关，同时通过和文献中的实验、计算数据进行比较，证实了压力降曲线和关系式的准确性。

Kenics型静态混合器充分发展段纵向涡演变分析

为分析Kenics型静态混合器内充分发展段沿轴向二次流纵向涡的形成诱因及演变过程,运用大涡模拟对混合器内流场进行研究,数值模拟结果与实验结果吻合较好.结果表明,在第7个扭旋叶片所在区域内含3种旋涡,分别为叶片入口分割上一段流体后产生的合并旋涡、随扭旋叶片一起旋转的内流旋涡和绕流旋涡.绕流旋涡是扭旋叶片高扭率产生的科氏力导致单侧流体压力不平衡,使边界层产生分离形成的诱导旋涡.沿轴向将第7个扭旋叶片所在区域流场平均分成4段,第一和第二段的横截面上存在5个纵向涡,涡量和湍动强度平均值分别比第三和第四段高23.0%和8.93%.在相邻叶片的分界面处,旋涡破碎和聚合产生能量损耗,使近壁面的涡量陡增,高出平均值73.0%.

Kenics型静态混合器内分散相液滴破碎和聚结过程的CFD-PBM数值模拟

采用CFD-PBM耦合方法对Kenics型静态混合器内分散相油滴破碎及聚并行为进行数值模拟研究,分析了雷诺数、混合元件数、元件长径比等参数对分散相液滴粒径的影响,揭示了分散相在Kenics静态混合器内流动过程中液滴粒径的演化规律。结果表明,随雷诺数增大,分散相液滴出口粒径不断减小,并出现临界趋势;静态混合器的前几个元件段粒径下降较快,雷诺数越高,油滴破碎达到稳定粒径所需的流动距离越短,而元件数仅在较低雷诺数下对粒径有明显影响;相同雷诺数下元件的长径比越小,其出口粒径越小,且达到稳定所需流动距离越短。

幂律流体在Kenics型静态混合器中流动特性分析

为了探究Kenics型静态混合器内扭旋叶片剪切作用对幂律流体流动的影响,利用旋转流变仪测量了浓度为0.5wt%,0.7wt%,0.9wt%的羧甲基纤维素(CMC)水溶液的流变参数,采用数值模拟与实验研究了扭旋叶片作用下幂律流体流动阻力和剪切稀化特性。对流场研究表明,扭旋叶片诱导产生了内流涡旋、绕流涡旋和近壁面涡旋,有效强化了静态混合器内流体流动的剪切作用。受多个纵向涡旋分布的影响,扭旋叶片局域流场中周向45°位置速度最高,周向30°位置涡量与剪切应力最高而黏度最低。径向0.4倍半径位置速度最高,0.7倍半径位置黏度最高。静态混合器有效提高了流体的二次流流动速度和剪切应力,降低了幂律流体的黏度和流动阻力系数。

带有Kenics静态混合器的水平液固两相流化床换热管的压降研究

以饱和硫酸钙为介质，在安装Kenics静态混合器的水平液固两相流化床换热管上进行实验研究，考察介质流速、Kenics静态混合器扭率、颗粒体积分数及颗粒尺寸对压降的影响，并与冷态实验条件下的压降变化规律进行比较。结果表明：同等操作条件，安装Kenics静态混合器后压降比安装前提高20%～140%；压降随雷诺数的增大而增大，随Kenics静态混合器扭率的增大而减小；颗粒体积分数对压降也有影响。根据实验数据，得出了稳定操作条件下压降与上述影响因素之间的经验关联式，为带有Kenics静态混合器的水平液固两相流化床换热器的设计提供计算依据。

带有Kenics静态混合器的水平液固循环流化床颗粒分布的数值研究

利用STAR-CCM+软件建立Eulerian-Lagrangian模型,对带有Kenics静态混合器的水平管内低浓度液固两相流动时的颗粒分布进行了数值模拟,考察了液体流速、Kenics静态混合器扭率、颗粒体积分数对水平管中颗粒分布的影响.结果表明:Kenics静态混合器的加入能够很好地改善水平管内颗粒径向分布不均匀情况,且扭率越大,效果越明显;流速的增大和颗粒体积分数的增加都可以改善颗粒固含率径向分布不均匀情况.同时通过和文献中的实验结果进行比较,验证了所选模型的可靠性.

带有Kenics静态混合器的水平液固循环流化床流动阻力的数值研究

利用STAR-CCM+软件建立Eulerian-Lagrangian模型,对水平管内低浓度液固两相流动时Kenics静态混合器的流动阻力进行了数值模拟,考察了雷诺数、Kenics静态混合器扭率、颗粒体积分数对Kenics静态混合器流动阻力的影响,并且通过对数据模拟结果进行多元线性回归得到Kenics静态混合器流动阻力摩擦系数关联式.结果表明:在同一雷诺数下,摩擦系数随Kenics静态混合器扭率的增大而增大,随体积分数的增大而增大.同时通过和文献中的实验、计算数据进行比较,证实了结果的可靠性.

SK型静态混合器内的流动特性数值研究

基于微尺度流动特征的角度,研究SK型静态混合器内部湍流时的流动规律。利用计算流体力学专业软件并采用雷诺时均方程和标准的k-!湍流模型对SK静态混合器内的湍流状态下的三维不可压缩流场进行数值模拟。数值计算和研究表明在含有多个SK型螺旋元件的静态混合器内,受元件衔接处的切割作用的流体将在其后的混合元件的3L/8处完成重新汇合;研究了SK型静态混合器的主要参数对流动阻力的影响,从而为静态混合器的优化设计提供了依据。

SK型静态混合器对原油混合特性影响的数值模拟

静态混合器作为一种新型高效的混合设备,因具有混合效果好、操作简单等优点而被广泛应用于工业生产。将SK型静态混合器引入原油储罐中,以解决原油密度分布不均匀的问题。利用FLUENT软件,对其三维不可压缩流场进行了数值模拟;采用Eulerian多相流模型,模拟了SK型静态混合器中流体的速度场、密度场、温度场以及压力场。结果表明,在SK型静态混合器的螺旋叶片作用下,原油沿着叶片做方向相反的螺旋运动并呈周期性变化;通过叶片的切割、剪切和旋转作用,原油在出口处几乎混合完全,说明SK型静态混合器具有较好的混合效果,且压力损失较小,可降低能耗成本。

SULZER SMX型静态混合器内部流场数值模拟

采用CFD方法,应用Fluent6.3.26软件对SMX型静态混合器内流场的流动及传热特性进行了数值模拟。通过对不同层流状态计算结果的对比分析可知,SMX型静态混合器对流体有良好的混合和强化传热能力。数值模拟得出,随着雷诺数的增大,流体的压降增大,摩擦因数减小,流经某一截面的流体平均温度降低,传热系数增大;与2个板片的模型相比,4个板片的模型在流动特性上略差,在传热特性和混合方面要强一些。用CFD方法计算的SMX型静态混合器内的流场可为高效SMX型静态混合器内流场的设计提供参考依据。

SV型静态混合器数值模拟湍流模型选择

利用Fluent软件分别采用标准k??模型、Realizable k??模型和RNG k??型对SV型静态混合器的湍流流速场进行了模拟,得到时均速度、湍动能和湍流强度,与实验值进行对比,计算了数值计算结果与实验值之间的标准差。结果表明:三种数值模型对时均流速的预测差别不大,而对于湍动能和湍流强度的预测,Realizable k??模型的标准差是其它两个模型的50%左右,是最适合SV型静态混合器的湍流模型。

SV型静态混合器分散性能研究

以水－煤油为介质，在不同的流速下，通过高速照相的方法，研究了１５种不同的苏尔士静态混合器（ＳＶ型）的分散性能，分析了苏尔士静态混合器结构参数对分散性能的影响，得出液滴直径－流速关系曲线，并拟合成数学关系式。

开缝式SK型静态混合器与可调涡旋静态混合器的性能数值优化

对开缝式SK型和可调涡旋2种新型静态混合器的结构参数进行数值模拟优化,并与传统SK型静态混合器进行比较。结果表明,间隙直径比为0.58的开缝式SK型静态混合器为最优结构;叶片圆心角为120°,曲率半径为400mm的三叶片涡旋发生器组成的可调涡旋静态混合器性能最优;可调涡旋静态混合器与开缝式SK型静态混合器的混合效果均优于传统SK型静态混合器,且可调涡旋静态混合器的混合速度更快。

流体在SK型静态混合器中作层流流动时流体阻力计算的探讨

将流体在静态混合器中作的层流流动分解为直线运动和旋转运动,然后分别计算这两种运动在流管中的流体阻力,并将两者相加后得到SK型静态混合器中液体层流流动时流体阻力的计算式.最后通过实验进行验证.

SV型静态混合器传热性能研究

根据SV型静态混合器内流体流动特点 ,将能量方程应用于波纹通道在混合管壁上形成的各未充分发展的传热边界层 ,求得无量纲温度解析式 ,再由该式推出传热准数的无穷级数表达式 .最后将这个无穷级数用图表的形式绘出并用曲线拟合的方法得到实用的传热准数计算式 .

SK型静态混合器的数值模拟

利用专业的多物理场耦合软件COSMOL Multiphysics对SK型静态混合器内的不可压缩层流流场进行了仿真模拟,计算过程中采用软件中的层流流动和稀物质的传递内置模块,得到了静态混合物中流体的浓度场、速度场及压力场分布。由于螺旋混合元件的作用,流体做螺旋运动,通过对流体的剪切、旋转,使流体充分混合,结果在出口处几乎混合完全。利用后处理软件对计算结果进行分析,为其性能测试提供了理论依据。

不同介质条件下WMH-1型静态混合器的阻力降

采用水、煤油、及其混合物作为介质，测出了不同流量下的WMH－1型脉冲式静态混合器阴力降，计算得出了雷诺数Rem从31变化到1651时，摩擦系数与雷诺数的关系曲线和相应的回归方程。当介质为油水混合物时，Rem＜726：流动处于层流状态，摩擦系数f=167．67Re-0.656m。Rem＞726：流动基本处于湍流状态，f=8．60Re-2.03m。在显著性水平a＝0．05下，以上回归效果是显著的。

SK型静态混合器中气液两相流流场的模拟研究

采用计算流体力学方法研究了SK型静态混合器中气液两相流的三维流场。结果表明,气液两相流体通过混合单元时湍动的增强而达到强化混合的效果,其中第1个混合单元的强化作用最强,之后沿轴向呈递减趋势,流体经第7个混合单元后混合湍动基本达到稳定;在混合单元中部区域混合效应较强烈。采用准数方程表征气液两相流压力降的关联式为:Eumix=0.737Re0l.431Fr0g.185。