疏水缔合聚丙烯酰胺溶解槽内流动特性的数值模拟

将疏水缔合聚丙烯酰胺AP-P4溶解过程划分为三种混合状态(搅拌槽中刚加入聚合物颗粒、溶胀刚结束和溶解完成),并采用计算流体力学方法分别对采用二斜叶桨式搅拌器XJD和新型翼型上推式搅拌器KCXU时溶解聚合物AP-P4的三种混合状态的流动进行了数值模拟,获得了两种搅拌器槽内的流场特性和XJD、KCXU搅拌器不同状态时的循环...     

酯化反应器内搅拌器的优化设计

搅拌功率和循环流量是考察搅拌桨性能和搅拌槽内混合效果的两个重要参数。作者在直径为5 0 0 m m和 80 0 mm的带导流筒的搅拌槽内 ,试验测试了现工业生产中酯化反应器内的搅拌桨的循环流量准数和功率准数 ,并根据工艺要求优选出以 CBY螺旋浆与直叶透平桨组成的双层浆式搅拌器 ,该搅拌桨比现工业用桨在消耗相同功率的条件下能产生更大的循环流量     

组合式搅拌器对疏水缔合聚合物溶解特性的影响

机械搅拌是目前加速疏水缔合聚合物溶解熟化所广泛采用的一种方法。然而,聚合物溶解是一个从多相到单相、从低黏到高黏的变化过程,单一搅拌器用于聚合物的溶解过程存在诸多的问题。本文采用适用中低黏度的翼型搅拌器（KCX）和适用高黏度的锚框式搅拌器（MS）的组合,通过实验研究了翼型搅拌器不同操作方式（上翻或下压）和锚框式搅拌器不同转速等操作工况对聚合物溶解熟化过程中的作用,并将翼型搅拌器功率的实验数据与数值模拟的结果进行了比较。研究结果表明：翼型和锚框式搅拌器在聚合物不同的溶解熟化过程中其作用是不一样的;双搅拌器的同向运行可以促进罐内的流动和整体循环,加速聚合物的溶解和熟化;采用翼型搅拌器下压操作（KCXD）与MS搅拌器同向运转操作方式最利于聚合物的溶解和熟化。     

行星轮式搅拌器及其性能分析

介绍了行星轮式搅拌器的结构特征和工作原理,并且应用fluent软件模拟其流场。对锚式、推进式及行星轮式3种搅拌器的功率准数和相对混合效率数进行了对比分析。结果表明,在相同的工作条件下,行星轮式搅拌器的功率准数与锚式、推进式搅拌器的基本相等,而行星轮式搅拌器的相对搅拌混合效率远大于锚式和推进式搅拌器的。     

双层折叶桨式搅拌器三维流场的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)模拟软件MIXSIM对熔盐萃取过程中使用的双层折叶桨式搅拌器在萃取槽内形成的三维流场进行模拟研究,得到搅拌桨固定位置特定转速条件下萃取槽内的压力分布云图、速度分布云图和速度矢量图,明确了槽内熔盐的流动状态,为搅拌器和萃取槽的后续设计与优化提供理论参考。     

新型酯化反应器的研究

根据酯化反应釜的工艺要求提出了2种新的换热器模型,运用实验和模拟2种方法,以同功率下循环流量的大小为着眼点,对不同形式换热器模型的反应槽进行研究,测试了搅拌器的流量准数和功率准数,得出:同功率下桨在套式和板式换热器模型产生循环流量都大于盘管换热器。还通过对搅拌槽内部流场的模拟讨论了3种新型换热器模型的内部流场变化,并对2种新式换热器模型提出了优化方向。     

新型大双叶片搅拌器功率与混合特性的数值模拟

针对过程工业体系特性复杂多变的特点,开发了新型大双叶片宽适应性搅拌器,并建立了描述其流动、混合过程的综合数学模型,模拟分析了搅拌釜内的功率特性、流场特性和混合特性。模拟结果表明:新型大双叶片搅拌器所形成流场中存在着上部叶片区域循环流、下部叶片区域循环流以及纵贯全釜的整体循环流;随体系黏度增加,新型大双叶片搅拌器所产生流场的轴向速度、径向速度和切向速度均波动趋缓,且仍保持良好的功率与混合特性,对流态和黏度具有宽适应性;对新型大双叶片搅拌器而言,近液面加料方式不利于整体混合,适宜的加料点应在上下叶片之间,以缩短混合时间;在消耗相同单位体积功率的前提下,新型大双叶片搅拌器较同尺寸规格的FZ搅拌器的混合效率更高,具有高效节能的竞争优势。模拟结果对改进和优化新型大双叶片搅拌器的结构与运行具有参考价值。     

双轴异桨变速组合型搅拌器的轴功率与混合效率

本研究测定了齿盘(偏置)式、锚式、45°框桨式三种搅拌器和齿盘-锚式、齿盘-45°框桨式两种双轴异奖变速组合型搅拌器的功率(N~p～Re)曲线和它们在操作流域(以单桨计算,Re=63—600)内的混合效率。结果表明,在层流域至弱过渡流域,组合型各搅拌器的功率与组合前单个搅拌器的功率基本相同;但在强过渡流域至湍流域,其功率计算要进行修正。组合搅拌器的功率是各搅拌器功率的迭加。效率较低的齿盘-锚式组合搅拌器比效率较高的齿盘式节能50％。齿盘-45°框桨式组合搅拌器的混合能是60°双层斜桨式的22％;是MIG型的50％。双轴异桨变速组合型搅拌器是一种值得开发的操作弹性宽、效率高和能耗低的搅拌设备。     

海上油田聚合物熟化过程双搅拌器的优化

自渤海油田实施聚合物驱油以来,海上油田注聚配注系统为适应海上作业条件和聚合物性质在持续优化。由于搅拌设备对聚合物的溶解熟化起着至关重要的作用,因此,熟化过程搅拌系统的优化一直是配注系统优化设计的一个重要方向和一项重要工作。文中在聚合物溶解熟化过程内外组合搅拌器流场特性数值模拟基础上,开展了室内优化实验,实验结果表明:采用同向运转翼型搅拌器KCX和较低转速锚式搅拌器MS的内外组合双搅拌,可显著提升聚合物溶解熟化速度,与数值模拟结果基本一致。     

不同桨型组合淤浆聚合釜内固液悬浮特性研究

针对高密度聚乙烯搅拌式聚合釜物料体系,利用三叶后掠式搅拌桨HQ、抛物线圆盘涡轮式搅拌桨BTD、三宽叶旋桨式搅拌桨KHX、桨叶安放角δ分别为45°和75°的斜叶圆盘涡轮式搅拌桨ZY和平直叶圆盘涡轮式搅拌桨PY构成四种桨型组合,在直径T=480 mm的圆柱形有机玻璃搅拌槽内进行了固液悬浮实验。基于计算流体力学软件Ansys Fluent 2020R2,采用多重参考系法以及欧拉-欧拉多相流模型,研究了各桨型组合在30.71%固含率下的流场和固液悬浮状态。研究结果表明,转速小于250 r/min时,桨型组合2和3在搅拌槽内顶部会形成清液层;桨型组合1和4能在更低转速和更低功率的情况下达到物料的均匀混合状态,且桨型组合4比桨型组合1的功率消耗降低约30%,具有高效节能的效果。模拟获得的固含率分布趋势与实验所测数值吻合较好。模拟的流场表明桨型组合4和1的流型相似,可以有效避免桨型组合2和3在低转速下出现的清液层。     

Mixing in the transition flow regime with helical ribbon agitators

The effects of the non-Newtonian properties on the effective deformation rate, mixing and circulation times and flow behaviour have been investigated in the transition flow regime of mixing systems. Based on the equivalent Couette flow, three models are proposed and are shown to predict similar and drastic increases of the effective deformation rate with the impeller rotational speed in the transition regime. The predictions are shown to fit very well data obtained for various non-Newtonian fluids mixed with helical ribbon agitators, and with literature data for anchor, blade turbine and flat disc agitators. The elasticity along with shear-thinning properties appear to have slight effects on the dimensionless mixing and circulation times in the transition regime, whereas their effects in the laminar regime are quite drastic, as reported by others.     

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，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４种组合桨拌器的宏观混合时间，无量钢数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４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     

带有新型内外组合桨的搅拌设备内流场的数值研究

以滑移网格法的基本思想为出发点提出了滑移周期的概念.利用滑移网格法计算了以一定转速比反向旋转的新型内外组合桨搅拌的流场.通过对双层斜叶平桨、标准锚式桨和新型内外组合桨产生的流场进行对比,研究了搅拌设备内的宏观流动场、时均速度、速度变化率、剪切速率和轴向循环能力.结果表明：滑移周期概念的提出在一定程度上解决了滑移网格法计算周期长、计算成本高的问题.采用新型内外组合桨,加强了径向流动和轴向流动,改善了搅拌设备近壁区的流动状况,且对假塑性流体流动状况的改善优于牛顿流体.新型内外组合桨的剪切水平和轴向循环能力均优于双层斜叶平桨.     

Power consumption and flow field characteristics of a coaxial mixer with a double inner impeller

A coaxial mixer meeting the actual demand of a system with high and variable viscosity is investigated. It has an outer wal-scraping frame and a double inner impeller consisting of a four-pitched-blade turbine and Rushton turbine. The power consumption and flow field characteristics of the coaxial mixer in laminar and transitional flow are simulated numerically, and then the distribution of velocity field, shear rate and mass flow rate are analyzed. The simulation results indicate that the outer frame has little effect on the power consumption of the double inner impeller whether in laminar or transitional flow, whereas the inner combined impeller has a great effect on the power consumption of the outer frame. Compared with the single rotation mode, the power consumption of the outer frame will decrease in co-rotation mode and increase in counter-rotation mode. The velocity, shear rate and mass flow rate are relatively high near the inner impeller in all operating modes, and only under double-shaft agitation wil the mixing performance near the free surface be improved. In addition, these distributions in the co-rotation and counter-rotation modes show little difference, but the co-rotation mode is recommended for the advantage of low power consumption.     

多层组合桨搅拌槽内气-液分散特性的研究

在直径为0,476m的椭圆底搅拌槽中,采用由六叶半椭圆管叶盘式涡轮桨(HEDT)及四叶宽叶翼型桨的上提(WHU)及下压(WHD)操作组合的六种不同的三层桨,研究了气-液两相体系中的通气功率变化及气含率特性,获得不同桨型的通气搅拌功率及气含率的关联式;结果表明,底桨为HEDT的组合桨通气功率下降幅度最小,相同输入功率时气含率最高,其次为WHD,WHU为底桨时气液分散性能最差。因此,适用于气液两相操作的优化组合桨应以HEDT为底桨。此研究结果可为工业用多层组合桨气液搅拌反应器的设计提供参考。     

搅拌槽中四种桨型的混合效率

本文用光导纤维探头法和电阻应变法分别测定了六平叶、六弯叶、六箭叶圆盘透平桨和四叶水翼桨的混合时间和搅拌功率，评选出了这几种浆型混合效率的相对高低。     

新型同心双轴搅拌器功率与混合特性的数值模拟

基于同心双轴搅拌器的结构与运行特点,建立了兼顾其流动、混合过程的三维数学模型,并以过程工业应用较多的两种不同尺寸双层组合桨作为内桨、框式桨作为外桨构成的同心双轴搅拌器为研究对象,数值模拟了其在中高黏牛顿流体中同向及反向转动模式的功率特性、流场特性及混合特性。模拟结果表明,同向转动模式下,整个系统的搅拌功耗更小、混合效率更高;外桨功耗受内桨影响较大,一般随内桨转速的增大,恒速外桨的功耗同向转动时会减小、反向转动时会增大;对由桨式搅拌器构成的组合式内桨而言,当内桨直径与釜体直径之比为0.35左右时,相同Reynolds数下的单位体积混合能更小;中高黏牛顿流体中,同心双轴搅拌器的内桨采用上层六斜叶桨+下层六直叶桨的组合形式时更高效节能,仅在体系Reynolds数小于36时,上层二斜叶桨+下层二直叶桨的内桨组合形式才具有相对优势。     

带有内外组合桨的搅拌设备内流场的数值研究

利用滑移网格法计算了以一定转速比反向旋转的内外组合桨搅拌的搅拌设备内的流场,工作介质分别选取98％甘油和1．5％(wt)CMC水溶液。通过对单桨与内外组合桨产生的流场进行对比,研究了搅拌设备内不同高度处速度、速度变化率、表观粘度及剪切速率的分布特点。结果表明：采用内外组合桨,介质为中粘牛顿流体时,在罐内主体区远离罐壁区域径向速度受到一定削弱,但在某些局部区域被增强,而对于假塑性流体径向速度总体上得到增强。采用内外组合桨可以加强轴向循环,改善搅拌设备近壁区的流动状况,且对假塑性流体流动状况的改善要优于中粘牛顿流体,另外还可以显著地提高搅拌设备内的剪切速率,同时使剪切速率的分布比较均匀。