渦輪槳攪拌槽內攪拌特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、攪拌槽反應器廣泛應用于化工、食品、冶金、造紙、石油和水處理等工業(yè)過程，其中液．液混合攪拌操作最為常見。圓盤渦輪攪拌裝置因其制造簡單、混合效果好而在工業(yè)中廣泛使用，其中折葉渦輪攪拌槳因其低能耗而備受青睞。然而，有關產品結構幾何尺寸和攪拌轉速等參數(shù)選取多是基于經驗，使得研發(fā)的產品達不到預期的效果。為此，本文應用FLUENT軟件，對渦輪槳攪拌槽內的攪拌特性進行模擬，獲得了攪拌槽內的流體流動和混合的細觀信息和流動規(guī)律，為其在工業(yè)中的選取和設計提

2、供可靠的依據(jù)。 本文選用多重參考系法對攪拌槳進行模擬。采用標準k-ε模型及將速度場與濃度場方程分開進行求解的方法，對工業(yè)中廣泛應用的R-1型渦輪槳攪拌槽內的攪拌特性進行模擬分析。主要工作如下： 對標準六直葉渦輪進行模擬，并與文獻中提供的實驗數(shù)據(jù)進行對比，模擬結果與實驗結果一致，驗證本文模擬方法的正確性。通過改變直葉渦輪攪拌槳與槽底距離，使得直葉渦輪攪拌槽內的流型由徑向流轉化為軸向流，將其混合特性與徑向流型的混合特性進行對

3、比，得出其混合時間數(shù)要比徑向流型時的低大約32.7﹪。 考察90°(軸向流動時)、60°、45°和30°渦輪槳攪拌槽不同監(jiān)測點對混合效果的響應情況，發(fā)現(xiàn)液面的監(jiān)測點混合時間稍長，槳葉部分的監(jiān)測點混合時間最短，隨著槳葉傾斜角度的增大，不同監(jiān)測點混合時間差別變大；模擬研究60°和45°渦輪槳攪拌槽不同加料點和不同轉速時對混合效果的影響，得到不同轉速下的混合時間和消耗功率在雙對數(shù)坐標系下呈直線關系；考察攪拌槳距槽底距離變化時，槽內攪拌

4、流型以及速度矢量的分布和功率消耗情況，模擬結果表明，對于60°折葉渦輪攪拌槽，當攪拌槳距槽底距離與攪拌槽直徑比C/T為0.241時，槽內流型發(fā)生轉變，由徑向流型轉變?yōu)檩S向流型。對45°折葉渦輪攪拌槽，當C/T為0.278時，槽內流型發(fā)生轉變。當流型轉變時，攪拌槳消耗功率達到最低；對槳葉在傾斜角度為90°、60°、45°和30°時的混合效果和不同監(jiān)測點的混合響應曲線進行比較，得到45°折葉渦輪攪拌槳的單位體積混合能最低。 本文的研