球窝型动态混合器的结构设计及其混合效果研究

针对聚丙烯树脂基微孔木塑复合材料制备过程中存在的颗粒团聚问题,采用球窝型动态混合器来增强装置的分散混炼能力,并通过分析不同球窝尺寸下腔穴壁厚、转子长径比及其理论分流数来确定动态混合器的结构参数.结果 表明,球窝型动态混合器的串联可以有效促进填料的均匀分散、改善试件的表观质量.但对木粉等热敏材料而言,混合器表面腔穴间的强...     

球窝型动态混合器结构和机理的研究

介绍研制的题示混合器结构及其混合机理。在分析球窝流场各节点速度分布的基础上,用加权平均总应变和分流混合度作为评定指标,对球窝型混合器的混合行为进行分析。通过对比实验证明球窝型混合器对于高粘流体具有良好的混合功效。     

腔穴传递式动态混合器在聚合物加工领域的应用

结合腔穴传递式动态混合器,从腔穴形状、运动轨迹、混炼效果等角度介绍了其构型特点及其混合机理,并以球窝型动态混合器为例,系统地阐述了其混合性能的量化方式及影响因素.另外,还研究了不同物料特性下,腔穴传递式动态混合器的高扭矩以及过剪切现象,结果表明,与常规静态混合器相比,其更适用于高黏熔体内团聚颗粒的分散混合.在塑料改性、...     

随动式动态混合器的混合性能

介绍了随动式动态混合器的结构原理,采用截面直接拍摄法在光管和随动式动态混合器中进行了甘油-水两相混合实验,获得甘油的轴向分布图。此外,采用FLUENT中的Mixture多相流模型、RNG k-ε 湍流模型进行了混合性能数值模拟研究,获得了甘油的浓度场云图及混合不均匀系数。数值模拟与实验所得甘油在光管中的流动状态具有很好地一致性,证明了模拟方法的可靠性。研究结果表明,随动式动态混合器对分散相具有“分割-分隔、扰流、摩擦-混合”的作用,模拟所得甘油沿流动方向不均匀系数的变化,表明了随动式动态混合器具有较好的混合性能。     

T型混合器内湍流混合的多尺度模拟

建立了T型混合器内物料的宏观混合模型和微观混合模型,基于湍流k-ε模型,利用fluent6.2软件对T型混合器的宏观混合性能和微观混合性能进行了模拟研究.结果表明,T型混合器的侧管人口角度对混合性能具有重要的影响.对于宏观混合,在30°时混合效果最佳;而对于微观混合,60°时混合效果最佳.侧管人口速度与主管速度比越大,混合效果越好,达到完全混合所需要的长度越短.速度比相同时,混合效果不随绝对速度的变化而变化,达到完全混合所需要的混合长度相同.     

T型微混合器内液相混合的数值模拟

T型混合器是微尺度条件下探索传递现象的理想模型,通过CFD方法对其内部流体力学性能及混合特征进行研究分析。首先,通过对不同Re数下T型微反应器内混合状态的模拟及分析,验证该方法对T型结构混合的可靠性;其次,通过对T型微反应器内流动形态的分析,发现涡结构的产生能够强化混合过程,并提出一种能产生强化混合的涡结构的新型T型反应器的设计理念;最后,对影响新型混合器的不同结构参数进行模拟并分析,得到该设计理念下的最优结构,并对该结构进行进一步分析,发现该结构能够扭曲混合界面以增大接触面积,从而强化混合效果。     

用流动可视化技术研究混合器内研究简报流场及混合效果

引　言不同流体的混合是化工、生物制品、食品工业等工艺过程中一道重要的工序 ,仅依靠流体在输送过程中的自然湍流扩散不能进行有效的混合 ,因此必须使用混合器 ,使液体在短时间内获得均匀的特性 ,达到满意的混合效果 ,并使损失的能量较小 .不同行业由于介质性能和混合要求不同 ,相应混合器的结构也不同 .通常国内外多采用经验类比法设计混合器 ,用取样分析法检验混合效果 .随着新技术的发展 ,深入研究流体混合机理对于高效节能混合器的设计具有重要意义 .尽管许多学者采用数值方法对混合器内部的流动和混合效果进行了研究[1,2 ],但由于数…     

Kenics型静态混合器中单气泡模拟研究

采用层流模型对Kenics型静态混合器内气液两相流单气泡流动进行模拟分析,应用多块结构化网格对整个流场进行划分,经过15.5s的计算得出:气泡在流动过程中,监测面处气相浓度会形成几个连续波峰;在气泡对应位置二次流速度相对较高,轴向速度也相对较高;气泡在入口对压力的影响大于出口侧,而且出口侧压力平稳。     

错位碰撞型微混合器混合性能的模拟分析与优化设计

微混合器作为微流控设备的重要组成部分,广泛应用于生化领域,由于在微通道下流体流动为层流,混合较差,对于快速反应,混合是影响效率的主要因素。本文对影响混合效率的3种微混合器结构进行了数值模拟,通过变化微混合器的通道宽高比、发散处最大宽度、碰撞处错位高度3个结构参数,模拟研究其在层流下的混合性能。结果表明,流体碰撞处错位高度对混合性能影响最明显。对模拟结果最佳的微混合器（MST）进一步优化其结构得到新的微混合器（MTT）,将MTT与MST及普通T型微混合器（MT）进行比较。MTT微混合器出口处的混合指数达到81%,而普通T型微混合器在相同的条件下只有5.3%。通过模拟分析混合过程,有效改善了错位碰撞型微混合器的结构,有利于提高流体混合效率,提高反应速度。     

叶片排列角度对三螺旋静态混合器混合效果的影响

三螺旋结构静态混合器是一种新型的多螺旋流道静态混合器,其扭旋元件能够将混合管内流体分成多股支流,产生相反的螺旋流动,促进流体混合,为探究每个扭旋元件相邻叶片的排列角度对混合效果的影响规律,利用计算流体力学(CFD)中的Fluent软件,在低雷诺数状态下,对5种静态混合器进行数值模拟。结果表明,在低雷诺数状态下,每个扭旋元件相邻叶片间夹角θ在0°～60°范围内变化时,叶片对流体的切割、分流作用不同,随着θ的减小,混合效果增强;流体流经θ=0°的静态混合器3个扭旋元件时,分离强度下降至0.073,达到较好的混合效果;当θ=0°～30°时,静态混合器能耗随着θ增大而降低,当θ=30°～60°时,静态混合器能耗变化较小。     

混合元件数对SK型静态混合器流场特性的影响

以SK型静态混合器为对象,运用激光多普勒测速仪对混合器内流场进行测量分析,研究混合元件数对混合器内速度分布和湍动性能影响。结果表明：在扭旋叶片作用下,流体在混合器内的速度会重新分布,湍动会被强化,这一过程主要在前3个混合元件中实现,且湍动逐渐增加,但增加速度逐渐减弱,第1个混合元件强化作用最为显著,进入第4个混合元件后基本达到稳定;当混合叶片数量超过3个以后,对流体湍动的强化基本达到混合器强化能力的极限,继续增加元件数量不能提高流体的湍动程度,但可以维持这种湍动。     

Ross LPD型静态混合器内湍流传热与混合强化特性

在湍流状态Re=2640~17600下,采用恒热通量传热实验与数值模拟相结合的方法,系统研究Reynolds数Re和交错角对Ross LPD型静态混合器内湍流流动与传热性能影响,采用Nusselt数、Darcy摩擦系数、综合传热系数、速度场与温度梯度和压力梯度协同角等参数评价混合器内传热强化性能;基于CFD与LPT相耦合分析混合器内流体微元拉伸率。研究结果表明：SST k-ω模型预测Ross型静态混合器湍流阻力及传热结果与实验结果具有很好一致性;Ross混合器流场内形成与流场尺度较为接近的纵向涡,其涡心在圆形截面与半圆形截面中心间周期性迁移,横截面内湍流分散混合效率是Kenics的3.36~1.72倍;当Re>7040时,Ross LPD综合传热性能明显优于KSM;当叶片夹角为30°时,综合传热性能系数具有最大值;Ross LPD内插件具有高效低阻的技术优势和结构改进潜力。     

Ross LPD型静态混合器内湍流传热与混合强化特性

在湍流状态Re=2640~17600下,采用恒热通量传热实验与数值模拟相结合的方法,系统研究Reynolds数Re和交错角对Ross LPD型静态混合器内湍流流动与传热性能影响,采用Nusselt数、Darcy摩擦系数、综合传热系数、速度场与温度梯度和压力梯度协同角等参数评价混合器内传热强化性能;基于CFD与LPT相耦合分析混合器内流体微元拉伸率。研究结果表明：SST k-ω模型预测Ross型静态混合器湍流阻力及传热结果与实验结果具有很好一致性;Ross混合器流场内形成与流场尺度较为接近的纵向涡,其涡心在圆形截面与半圆形截面中心间周期性迁移,横截面内湍流分散混合效率是Kenics的3.36~1.72倍;当Re>7040时,Ross LPD综合传热性能明显优于KSM;当叶片夹角为30°时,综合传热性能系数具有最大值;Ross LPD内插件具有高效低阻的技术优势和结构改进潜力。     

主辅螺杆挤出高效动态混合高速纺丝研究

在本院自行研制的主辅螺杆挤出高效动态混合高速纺丝实验机上,采用辽化生产的牌号70835聚丙烯原料,进行了PP与PA的共混纺丝,以PR-86抗静电剂为添加剂的纺丝和有色丙纶的纺丝研究。结果表明:该项技术用于纺丝,工艺便于调整,纤维指标正常,特别是对高粘熔体具有高效混合能力,因此,为改性纤维的生产提供了较为理想的装置。     

不同结构静态混合器内熔体流动及混合效果的数值模拟

构建长度、直径相同,但具有不同扭曲率、分割次数的3种静态混合器,然后利用Polyflow软件模拟低密度聚乙烯(HDPE)熔体在静态混合器内的流动情况,得到熔体在静态混合器内的速度场、压力场、停留时间、分离尺度等参数,并通过分析示踪粒子在静态混合器内的分布情况,表征其混合效果。结果表明,扭曲率大的静态混合器,压降较大、横向速度分量较大、分离尺度较小、混合效果更佳;而分割次数多的静态混合器,压降增大,但是分割次数对横向速度、混合效果的影响较小。     

内置阻块型微混合器内流体混合强化的数值模拟

采用计算流体力学方法对3种内置阻块波浪形微混合器进行模拟研究,考察内置阻块尺寸、排列方式及阻块数量对流体混合的强化效果。由速度场和物质输运模型结合进行流体的混合模拟,得到流体混合快照图和流体混合速率,进一步由流体平均径向线拉伸和李雅普洛夫指数定量表征混沌混合程度。结果表明:混合器壁面波浪状V形凹槽的设计和微通道内长方块的设置产生周期性的流场,从而引发混沌流。将阻块倾斜设置或增加微通道内阻块的数量,混沌流作用增强,从而促进流体混合。最后考察了不同贝克来数Pe下流体的混合性能,发现微通道混合量纲一长度与lnPe之间呈线性关系。     

带扩张-收缩型通道的脉动式微混合器的研究

微混合器作为微流控系统中的重要元件,在生物医学、化学分析等领域具有非常多的应用。在分析提高微混合器混合效果途径的基础上,设计了一种带扩张-收缩型通道的脉动式微混合器,通过Fluent-UDF二次开发程序对混合机理及影响混合效果的各种参数进行数值模拟分析,得出在相位差为180°、速度比为2、St数在0.2—0.4时混合效果最好。另外,对其实物模型进行了微混合实验研究,将实验结果与数值模拟结果定性地对比分析,结果吻合较好。     

齿状凹槽型扭带深度比对管内传热特性的影响

为探究齿状凹槽型扭带的凹槽深度比e对换热管换热特性的影响规律,通过数值模拟方法,在雷诺数Re=800～1600范围内恒壁温条件下,分别对内置深度比e为1/3、1/2、2/3、1的齿状凹槽型扭带管内传热性能进行了探究。研究结果显示：凹槽深度越大,努塞尔数Nu与PEC值均随凹槽深度的增加而增大,其中凹槽深度比e=1时换热管的PEC值明显高于其他扭带。     

翼片间距和尾距对HEV型静态混合器混合特性的影响

以变异系数作为评价混合器混合性能的指标,利用实验和数值模拟相结合的方法研究了翼片间距和尾距对HEV型静态混合器混合特性的影响。首先利用实验方法测量了静态混合器出口处示踪流体的体积分数,基于实验结果对数值模拟中的5种湍流模型(standard k-ε、RNG k-ε、realizable k-ε、SST k-ω、standard k-ω)进行对比分析,选出最优计算模型,在此基础上,模拟研究了不同翼片间距在同一基准断面处示踪流体变异系数的变化规律,以及翼片间距在0.8D~2.0D之间时,出口处示踪流体的变异系数随着尾距的变化规律。结果表明:RNG k-ε模型模拟的结果与实验结果最为接近(相对误差为3.37%),即该模型最能真实地反映此混合器的流场特性;HEV型静态混合器混合的均匀程度随着翼片间距的增大呈现先提高再降低的趋势,当翼片间距 ≤1.7D时,随着翼片间距的增大,变异系数迅速降低,当翼片间距 ≥1.7D时,随着翼片间距的增大,变异系数呈上升趋势,翼片间距为1.7D时,CV值最低,混合效果最好;在一定长度范围内,出口处示踪流体的变异系数随着尾距的增加迅速降低,但是尾距增加到一定距离以后,继续增加尾距对混合效果的改善不明显。