高速混合制粒机制粒过程

应用高速混合制粒机对湿法制粒过程进行了研究。单因素实验结果表明,混合时间对混合均匀度影响较明显,混合时间过长,将出现混合均匀度下降的现象;随黏合剂质量分数增加大颗粒增加,小颗粒减少,颗粒度有所增加;剪切桨转速变化对粒度分布的影响较小;搅拌桨转速变化对粒度分布的影响较明显,随着搅拌桨转速的增大,目数大于20目与小于100目的颗粒都有明显减少的效果。     

图像法用于流化床颗粒混合特性的研究

利用基于相关的图像法速度测量技术,测量了小型二维气固流化床密相区颗粒运动速度分布.并提出了用颗粒速度不均匀指数来衡量流化床内颗粒的速度波动与混合.速度波动对于物料扩散与对流混合均十分重要.在流化床下部,颗粒运动速度往往低于床层表面,但速度不均匀指数则高于床层表面.在床层底部颗粒速度不均匀指数随流化床气泡产生而变化.床层内部混合以对流及扩散为主,而在床层表面,混合以对流为主.床层下部速度波动有利于颗粒在床内的扩散及对流混合.流化风量的增加可以增强颗粒的混合.针对这些结论,在流化床垃圾焚烧炉的设计中,对不同的组分选用不同的给料方式,可以促进物料在床内的混合.     

基于香农熵的超细粉体填料混合均匀度的评价研究

以香农熵理论为基础,提出了一种量化表征超细粉体填料在基体中混合均匀度的方法。以高密度聚乙烯/碳酸钙(PE-HD/CaCO3)复合材料为研究对象,首先用Photoshop和Image-pro-plus对样品扫描电子显微镜照片中的颗粒和团聚体尺寸进行统计,计算出了相对香农熵和团聚系数,分别表征超细铝粉的分布混合和分散混合,然后引入混合系数对混合均匀性进行综合评价。结果表明,添加了分散剂的PE-HD/CaCO3,CaCO3混合系数较高,拉伸强度和弯曲强度较大,验证了此方法对超细粉体填料混合均匀度评价的适用性。     

直接接触式沸腾换热过程气泡混合均匀度评价

针对直接接触式沸腾换热过程中气泡群扰动的多相流体混合性能评价问题,提出一种基于图像处理技术与像素偏差理论量化混合复杂流体流型均匀性的精确检测与度量新方法。通过气泡群RGB图像的灰度矩阵进行偏差计算,精确地定量描绘了直接接触式换热过程中的气-液混合状态,其值大小反映了气泡群的分布状况,而不同工况下混合均匀时间的差异反映了不同多相体系的均匀性差异;对偏差序列进行正态性检验,发现其近似符合正态分布;运用混沌检测方法对序列进行混沌特征分析,发现整个混合过程是混沌的。通过一个简单的指标实现了复杂条件下气泡群的量化和表征,为多相流流型识别提供了新的分析思路并指导换热过程的混沌强化。     

直接接触式沸腾换热过程气泡混合均匀度评价

针对直接接触式沸腾换热过程中气泡群扰动的多相流体混合性能评价问题,提出一种基于图像处理技术与像素偏差理论量化混合复杂流体流型均匀性的精确检测与度量新方法。通过气泡群RGB图像的灰度矩阵进行偏差计算,精确地定量描绘了直接接触式换热过程中的气-液混合状态,其值大小反映了气泡群的分布状况,而不同工况下混合均匀时间的差异反映了不同多相体系的均匀性差异;对偏差序列进行正态性检验,发现其近似符合正态分布;运用混沌检测方法对序列进行混沌特征分析,发现整个混合过程是混沌的。通过一个简单的指标实现了复杂条件下气泡群的量化和表征,为多相流流型识别提供了新的分析思路并指导换热过程的混沌强化。     

固-液导流简搅拌槽内流体流动和颗粒悬浮特性

在直径0．8m的导流筒搅拌槽内，对单相液体的三维速度分布、固-液两相的固体颗粒浓度分布和离底悬浮特性进行了系统的实验研究．结果表明，导流筒内外的轴向液相速度远大于径向和切向速度，导流筒外壁附近存在一个与主体轴向流动方向相反的二次流区域；搅拌槽底部结构对固体颗粒的临界离底悬浮转速（NJS）有显著的影响，浅锥底的NJS比平底的低14％以上；NJS随固相浓度的增加而增加，但当浓度超过50％时，NJS略有降低；槽内固相浓度分布的均匀性随固相浓度的增加而得到改善．本研究结果对导流筒搅拌槽的优化设计具有一定的指导意义．     

带导流板的自吸式搅拌槽内流动场的数值模拟

对一带导流板的自吸式搅拌槽进行了数值模拟,研究搅拌转速、桨叶高度、叶片数目对搅拌槽内流动场的影响。结果表明,随着搅拌转速的均匀增大,搅拌槽内流体速度均匀度增大,搅拌轴功率也逐步增大;随着桨叶高度的逐渐增大,搅拌功率先降低再增加;桨叶安装高度为150 mm,搅拌混合效果较好;随着桨叶数目的增多,搅拌槽内的流体速度分布更加均匀,湍流程度呈现递增趋势。     

偏心双桨搅拌流场及效果分析

生产工艺中需要聚苯乙烯粒子在液相苯乙烯中均匀悬浮与混合,要求底部固相不堆积,固相浓度分布均匀。为了达到理想的搅拌效果,本文研究了双桨的偏心率及转速对搅拌混合效果的影响。以底部椭圆封头,无挡板的反应釜和双层6折叶的开启涡轮式搅拌器为研究对象,用Fluent软件对搅拌器偏心时水的搅拌流场及聚苯乙烯粒子-苯乙烯固液搅拌进行数值模拟。模拟了不同偏心率和转速对搅拌流型、聚苯乙烯粒子浓度分布及能耗的影响,并用粒子图像测速法(PIV)实验验证水的搅拌流场。结果表明,偏心搅拌可使流体速度得到增加,桨叶下方的搅拌死区得到有效抑制;偏心率增大导致两侧的速度偏差越来越大,能量分布不均匀;偏心搅拌的聚苯乙烯粒子浓度分布比对中搅拌的更为均匀,可改善粒子在苯乙烯中的悬浮效果;相同搅拌效果的情况下,偏心率为0.15的功率消耗是对中搅拌的85%;对该固液搅拌时的最佳偏心率和最佳转速分别为0.15和95 r/min,此时固液搅拌混合效果最好,固相浓度分布最为均匀,消耗功率相对较少。     

高速混合制粒机的实验研究

对固体颗粒在高速混合制粒机内的搅拌混合进行了试验。试验为固定一个物料体系 ,进行三因素 (主搅拌桨转速、制粒桨转速、混合时间 )三水平的正交试验。研究了主、辅搅拌桨转速及混合物料物性对混合效果的影响。从实践上分析了混合效果与各结构参数及操作参数的关系。通过找出最佳混合参数组合 ,给出最适混合转速及最适混合时间     

图像分析技术在磨具磨粒的形态分布研究中的应用

基于数字图像处理技术,使用MATLAB软件图像处理工具箱对陶瓷结合剂磨具的显微照片进行锐化和形态学处理,计算得到颗粒数量、面积、周长、圆度及质心坐标等参数;采用计盒维数及优化后的信息维数对试样磨粒分布进行表征,结果表明均匀性较差;基于质心和等面积相当径对磨粒进行二维到三维形态分布模拟,磨粒的三维分布图分析表明,大颗粒磨粒在磨具表面呈线性分布,具有一定的聚集性;残差检验结果表明模拟结果较好.检测方法可以较好的得到磨粒形态及分布信息,操作方便,结果直观,对实际磨具磨料的生产研发具有一定的指导意义.     

多孔道底吹喷枪搅拌的数值模拟与强化机理分析

底吹富氧搅拌是熔池熔炼的一种关键强化技术，对品位低、杂质多的矿产资源具有很好适应性，底吹喷枪是其关键工艺设备。本文将数值模拟与数理统计相结合，建立了多孔道底吹喷枪强化搅拌的三维数学模型，并通过水力学模型实验对数学模型进行了验证。针对模型计算结果，以气泡上升时间、液体的气含率方差和平均湍流强度等为评价标准，对直管及多孔道底吹喷枪搅拌过程的混合均匀度进行对比研究。结果表明：多孔道喷枪喷吹方式在提高熔体搅动能的同时能使中上部熔体的混合更为充分，并在生产实践中取得了良好的应用效果。     

橡胶沥青搅拌罐内混合过程的数值模拟

针对橡胶粉与基质沥青混合过程中出现的漂浮、沉底、粘壁及挂料现象,建立了橡胶沥青搅拌罐的几何模型,基于计算流体力学软件对罐内混合过程进行非定常固液两相流数值模拟,分析了影响混合均匀性的因素,如桨叶直径、桨叶位置、挡板及搅拌速度等. 结果表明,尺寸适宜的桨叶直径与合适的桨叶位置有利于形成循环的轴向流,并减少定常流现象,安装挡板有效减少了切向流,搅拌器转速不影响内部流场的基本形态,但适宜的搅拌转速提高了混合均匀性. 混合均匀度与模拟结果印证,且当搅拌器直径800 mm、桨叶距离罐底680 mm、桨叶宽100 mm、搅拌速度280 r/min时,优化后橡胶粉的分布较均匀,混合均匀度为0.24,处于完全离底悬浮状态,模拟结果与实验结果较吻合.     

Chaotic mixing and droplet dispersion characteristics of liquid - liquid with elastic combined impeller

Traditional mixing and clarification tanks generally use rigid stirring blades to achieve liquid-liquid two-phase mixed extraction, which generally suffers from low efficiency and high energy consumption. A kind of elastic combined impeller was used in the mixing clarifier in this work to enhance the liquid-liquid biphase mixing behavior. Lyapunov exponent (LLE) and multiscale entropy (MSE) were used to characterize the chaotic state of the system, the particle size distribution and D₃₂ were used to characterize the dispersion effect. The influence of impeller type (elastic combined impeller, rigid-flexible combined impeller and rigid impeller), spring length, wire diameter and outer diameter on mixing effect was studied. The results indicated that compared with the rigid impeller and the rigid-flexible combined impeller, the elastic combined impeller strengthens the energy dissipation mode of the flow field through the deformation and energy storage of the spring, improves the dispersion effect of the dispersed phase, and was conducive to the chaotic mixing of the liquid-liquid biphase. When stirring speed N = 200 r/min, the spring wire diameter was 0.6 mm, the relative length of the spring was 1.2, and the external diameter of the spring was 7 mm, the LLE value and the amplitude of MSE were the largest and the MSE values fluctuate most strongly. At the same time, there was a log-linear relationship between the D₃₂ of dispersed phase and the stirring speed in each stirring system, and the droplet size of dispersed phase in the elastic combined impeller system was smaller and more.     

弹性搅拌桨强化液-液两相混沌混合及液滴分散特性的研究

传统的混合澄清槽一般采用刚性搅拌桨来实现液-液两相的混合萃取，普遍存在效率低、能耗高等问题。将一种弹性搅拌桨应用在混合澄清槽中，以强化液-液两相混沌混合及分散特性。以最大Lyapunov指数（LLE）和多尺度熵（MSE）表征体系混沌状态，以分散相液滴粒径分布、Sauter平均粒径（D₃₂）等表征分散效果，分别研究了桨叶类型（弹性搅拌桨、刚柔组合桨及刚性桨）、弹簧长度、线径、外径等因素对混沌混合效果和分散特性的影响。结果表明，相比较刚性搅拌桨和刚柔组合搅拌桨，弹性搅拌桨通过弹簧的形变和储能作用，强化了搅拌能量的传递方式，提高了分散相的分散效果，有利于液液两相的混沌混合，在搅拌转速N=200 r/min、弹簧线径为0.6 mm、弹簧相对长度为1.2、弹簧外径为7 mm时，弹性搅拌桨体系的LLE和MSE更大，且MSE值波动最强；同时，各搅拌体系内分散相平均粒径D₃₂与转速呈对数线性关系，弹性搅拌桨体系内分散相液滴尺寸更小且数量更多。     

基于计算流体力学方法的啶虫脒结晶釜搅拌器优化设计

采用计算流体力学(CFD)方法对啶虫脒结晶釜进行了模拟与优化,考察了不同搅拌转速下的速度分布均匀性和晶体体积含量分布均匀性,结果表明,高效轴流型桨SP306对晶体悬浮的效果较好,搅拌转速对晶体体积含量分布均匀性有显著影响,确定了90 r/min为优化后的搅拌转速。经工业应用,验证了优化设计的合理性,产品粒径分布有明显改善。     

基于三目视觉的圆柱尾迹层析PIV测量

多数机械设备如换热器、汽轮机、燃气轮机等内部流场均具有内部空间狭小、流场流动复杂的特点。目前对于该类流场测量多采用二维粒子图像测速（PIV）的方法,难以反映真实的流场速度分布;同时多数三维流场测量系统设备复杂且昂贵,难以应用到狭小的空间测量中。因此本文搭建了一套基于三台相机的三维流场测量系统,针对某矩形水流管道,应用层析PIV技术对圆柱尾迹的低速流场进行了测量,成功观察并重建了圆柱产生的三维卡门涡街流场。测量区域约为30mm×30mm×5mm,三维空间分辨率达到20voxels/mm,重投影误差小于0.5%。研究结果表明,采用本文搭建的三相机层析PIV系统测量得到的三维矢量场合理地反映了圆柱尾迹的流动结构;MLOS算法相较于传统MART算法能够有效降低重构所耗时间,并能够达到同样的重建精度。本文搭建的测量系统也可用于其他低速流体实验中,而三相机的布置为测量狭小空间的复杂流场提供了可能。     

A STUDY OF WALL EFFECT FOR VISCOELASTIC FLUIDS IN THE FALLING BALL VISCOMETER

Low circulation times do not necessarily imply good mixing. Data on circulation and mixing times plus their various standard deviations should be obtained and reported in any mixing study. The standard deviation in circulation times inversely measures the uniformity of momentum transfer in an agitated tank but should not be used as a measurement of mixing. The standard deviations of the mixing times obtained were substantially different from those obtained from circulation time data. The use of draft tubes and cone bottoms will improve the mixing in a processing vessel.     

THE EFFECT OF DRAFT TUBES ON CIRCULATION AND MIXING TIMES

Low circulation times do not necessarily imply good mixing. Data on circulation and mixing times plus their various standard deviations should be obtained and reported in any mixing study. The standard deviation in circulation times inversely measures the uniformity of momentum transfer in an agitated tank but should not be used as a measurement of mixing. The standard deviations of the mixing times obtained were substantially different from those obtained from circulation time data. The use of draft tubes and cone bottoms will improve the mixing in a processing vessel.     

基于CFD考察新型连续结晶罐的性能

运用计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,研究了结晶罐不同功能区(混合区、结晶区)对谷氨酸结晶的影响.考察混合区和结晶区在不同搅拌转速、不同晶体粒径下,结晶罐内晶体颗粒悬浮均匀程度、溢流液与进料液量比例的变化情况.模拟结果表明:结晶罐内2个对搅拌强度不同要求的区间——混合区和结晶区在结晶过程发挥着不同的功能,混合区搅拌...