组合浆搅拌器搅拌特性的研究

为使聚合釜内搅拌介质在湍流，过渡流及层流域都能达到良好的混合，对锚－三叶推进器，锚－内外单螺带，正交双三角桨－单螺带，正交双层三角桨－内外单螺带等４种组合桨搅拌器，于φ３００ｍｍ的有机玻璃釜中，测定了在牛顿流体和假塑性流体中的搅拌功率和循环特性。实验结果表明，４种组合桨中，含正交双层三角桨的２种组合桨功率消耗小，循环能力明显较强，具有较好的循环性能和剪切能力，能在粘度变化范围宽广的介质中获得良好的     

组合桨搅拌器搅拌特性的研究

为使聚合釜内搅拌介质在湍流、过渡流及层流域都能达到良好的混合,对锚－三叶推进器、锚－内外单螺带、正交双层三角桨－单螺带、正交双层三角桨－内外单螺带等４种组合桨搅拌器,于φ３００ｍｍ的有机玻璃釜中,测定了在牛顿流体和假塑性流体中的搅拌功率和循环特性。实验结果表明,４种组合桨中,含正交双层三角桨的２种组合桨功率消耗小,循环能力明显较强,具有较好的循环性能和剪切能力,能在粘度变化范围宽广的介质中获得良好的搅拌效果。假塑性流体（羧甲基纤维素水溶液）的过渡流域用ｌｎＮ_ｐ＝Ａ_１＋Ａ_２ｌｎＲｅ＋Ａ_３（ｌｎＲｅ）￣２关联式,功率值精度高。     

组合桨聚合釜内非牛顿流体的混合特性

在φ476mm的椭圆底有机玻璃聚合釜中,以羧甲基纤维素-甘油水溶液(前者质量分数为1.3％)为实验物系。利用酸碱中和法测定了9种不同的搅拌桨直径与聚合釜直径比接近于1的组合搅拌桨沿聚合釜轴向及径向的混合特性。结果表明：内外螺带-锚式组合桨的轴向混合最强,但径向混合较差。框板式搅拌桨的轴向混合较内外螺带-锚式组合桨弱,但比改进偏框式桨强,其径向混合较后者弱。改进偏框桨的7种不同组合方式沿径向的混合良好,多数组合桨沿轴向的混合较前2种组合桨弱,更接近于平推流。     

三种新型桨搅拌特性比较

在直径为２４０ｍｍ的搅拌釜内,考察了最大叶片式桨、泛能式桨和叶片组合式桨的功率消耗、传热及混合特性,并与螺带桨及三叶后掠式桨进行了比较,实验表明,在中低粘度范围内,３种新型桨的传热和混合性能优于螺带桨及三叶后掠式桨。     

搅拌槽中高粘度液体的传热研究

本文应用内外螺带-锚、双螺带-锚及螺带-螺旋轴-锚三种组合桨,研究了牛顿流体及假塑性流体,在层流域及过渡流域的传热关联式。分别获得了三种组合桨的传热膜系数关联式。为了得到三种组合桨的传热膜系数的通用关联式,本文采用了传热膜系数与单位质量功之间的关联。     

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.     

双层刚柔组合搅拌桨调控流体宏观不稳定性行为

流体宏观不稳定性是搅拌槽内流体流动存在大尺度低频非稳态准周期现象,可以影响流体的能量﹑质量的传递行为。为揭示在双层组合桨作用下搅拌槽内流体的非稳态流动规律,实验采用频谱分析和流场可视化技术研究双层组合桨搅拌槽内自来水体系的宏观不稳定性,对比分析了双层刚性桨和双层组合桨对流体混合的影响。结果表明:直径为T的搅拌槽内流体宏观不稳定频率与转速呈线性增大趋势,在转速为180 r·min^-1时离底距离 0.25T刚柔组合桨体系的宏观不稳定性频率消失,出现谱带现象,流场呈现多尺度结构特征,而离底距离为0.33T和0.5T的刚柔组合桨体系的宏观不稳定性频率分别为0.5096 Hz和0.3459 Hz。双层组合桨体系分别使流体的混合时间缩短了22.5%和35%左右,减小离底距离,可使流场的规则区减小。双层刚柔组合桨调控流体宏观不稳定性,强化流体的能量传递行为,从而缩短混合时间,提高了流体的混合效率。     

组合桨的混合性能研究

用模拟合成橡胶的粘稠介质研究了组合桨的宏观与微观混合性能，以及组合桨的匹配，提出组合桨（螺带／透平）是改善粘稠介质快速混合的有效途径。     

搅拌槽中高粘度液体温度分布均匀性研究

本文提出用无因次量描述搅拌槽中高粘度液体温度场的不均匀性.对螺带桨搅拌液体作层流时的无因次微分方程进行分析得到(?)=f(Pe、Ec/Re).用实测的牛顿流体及假塑性流体槽液温度回归获得螺带-锚及螺带-螺旋轴-锚等五种组合桨(?)的关联式.内外螺带-锚(Ⅰ)桨是五种桨中最优良的桨型.     

组合桨搅拌槽内高黏流体混合特性的数值模拟

利用计算流体力学数值模拟方法,对直段桨为双螺带式和Paravisc式以及底桨为锚式和变径双螺带式的组合桨功率和混合时间进行了研究,并对其中最优桨型进行了放大规律的探索。通过数值模拟得到了4种组合桨中各单桨及组合桨的功率准数关联式,提出组合桨中各桨之间功率上的反作用关系。在10种组合桨中,Paravisc-锚式组合桨达到完全混合时所转圈数最少,且在相同转速下量纲一剪切量较大,混合特性最优,将其从体积为100 L的搅拌槽内放大至200 L和500 L搅拌槽中,发现其符合桨端线速度的放大准则。文中对各桨型的功率特性、混合特性和放大规律的分析,可为工业设计和优化高黏度流体组合桨参数提供重要参考。     

3D/2D hybrid model for ribbon impellers operating in laminar regime

In the study a 3D/2D hybrid model for ribbon mixers, for a laminar range of mixing was verified. Distributions of the experimental and model values of velocity components and the experimental and model values of mixing power for this type of mixers were compared. Further on, based on the model solutions the optimum parameters of ribbon agitators due to the time of homogenization were established.     

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.     

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。     

聚合物溶解槽内双搅拌器流场特性的数值模拟

搅拌设备是目前海上油田实施聚合物驱油的配注系统的关键设备之一。利用计算流体力学方法对聚合物溶解过程采用翼型上推式搅拌器KCXU和锚式搅拌器MS的内外3种组合槽内流场进行了数值模拟,获得了搅拌器槽内的流场特性、循环流量及搅拌器的功率消耗。结果表明:在第1种混合状态时,KCXU搅拌器与转动的MS搅拌器组合时的流场变得更为复杂、无序。在第2,3种混合状态时,KCXU搅拌器与正转的MS搅拌器的组合形成的流场速度较大,加强了KCXU搅拌器的流动范围,并,且形成了最大的循环流量,其功率居中。     

螺带式搅拌器在假塑液中的混合及放大的研究

本文综合研究了螺带式搅拌器在假塑性液体中的混合特性及动力特性，测定了双螺带，内外螺带及螺带螺旋３种类型搅拌器的功率常数Ｋｐ和Ｍｅｔａｎｅｒ常数Ｋｓ，并得出混匀操作和传质工艺过程的放大准则。     

Scaling factors in granular flow—analysis of experimental and simulations results

The relationship between the design of powder mixers and their performance is of crucial importance for many industrial processes and yet is not well understood. Here the flow patterns generated by an agitator carrying a long flat blade were compared to those generated by a single ploughshare using positron emission particle tracking and DEM. The performances of these agitators were also assessed against those of multi-blade and multi-plough agitators. The powder flows created by the different designs had some qualitative similarities. Indeed, all the agitators were shown to generate a loop of circulation below the free surface of the bed. The radial support of each mixing element was also observed to act as a separatrix for the axial flow, leading to the formation of a loop of circulation on each side of the mixing elements, thus inhibiting axial convection of material. The single-blade agitators, be the flat blade or the plough, were found to induce a pulsing regime, this feature being also observe with the multi-blade agitators but with a lesser amplitude. For moderate agitator frequencies of rotation where inertial effects are negligible, fundamental characteristics of the flow patterns extracted from power spectra of axial displacements could be scaled with the number of blade passes.     

新型搪玻璃搅拌桨搅拌特性数值模拟及实验研究

采用CFD方法模拟了具有相同桨径、不同桨叶折角和叶宽结构的6种新型搪玻璃搅拌桨的搅拌特性。考察了挡板、桨叶离底高度对釜内流场的影响,基于此分析了桨叶折角、叶宽对速度分布的影响。对模拟得到的搅拌功率和混合时间进行了实验验证,并与传统搪玻璃桨式搅拌器进行比较。结果表明：①新型桨叶在加挡板且桨叶离底高度为450 mm时,搅拌效果最佳;②随桨叶折角、叶宽的增大,桨叶区轴向、径向和切向速度均呈增大趋势,当桨叶折角为45°、叶宽为95 mm时,釜内混合效果最好;③随转速增大,搅拌功率呈增大趋势,混合时间呈减小趋势,新型桨明显比传统桨混合性能好,桨叶折角为30°、叶宽95 mm时功率消耗最低,桨叶折角为35°、叶宽95 mm时混合时间最短。     

RGB颜色模型应用于评价顶吹混匀时间的方法

针对评价顶吹宏观混匀时间的方法进行了气体顶吹搅拌水动力学实验研究,利用基于混合过程中示踪粒子的分布随时间演化规律的RGB颜色模型来确定搅拌容器内的宏观混匀时间。通过定义像素阈值分离每一像素,构建混匀像素比M值作为确定混匀时间的指标,观察M值的变化规律,利用3σ方法确定混匀时间。针对喷枪插入深度及流量,用量纲为1强度单位表述为0.5和1的实验工况一,当阈值分数X=90%时,测定混匀时间为13.30s。分析结果发现,RGB颜色模型能够基于混合过程中示踪粒子的分布情况确定混匀时间,且与贝蒂数法和电导率法测定的混匀时间偏差不超过10%。为解决在视觉上评价多相流混合效果等工程问题提供了一种新的思路,为提高ISA炉使用寿命、强化ISA炉冶炼生产以及优化ISA炉工艺过程提供了一定的实验依据。