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气液搅拌釜多层桨叶相互作用及组合优化
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作者 谢楠楠 陈和 +3 位作者 叶光华 束忠明 傅送保 周兴贵 《化工学报》 北大核心 2025年第2期564-575,共12页
桨叶是气液搅拌釜最重要的部件之一,其结构和组合形式会显著影响气液分散和传质性能。结合冷模实验和CFD-PBM数值模拟,获取了气液搅拌釜多层桨叶之间的相互作用关系,以及较优的桨叶组合形式。研究结果表明,径向桨作为底桨对气相分散和... 桨叶是气液搅拌釜最重要的部件之一,其结构和组合形式会显著影响气液分散和传质性能。结合冷模实验和CFD-PBM数值模拟,获取了气液搅拌釜多层桨叶之间的相互作用关系,以及较优的桨叶组合形式。研究结果表明,径向桨作为底桨对气相分散和气泡破碎影响最大,中层轴流桨对底桨的剪切应力影响较小,而顶层轴流桨产生的轴向汇流会减弱中层桨的剪切应力。多层桨的排列组合方式会影响各个桨叶的功率消耗,其中顶层桨对中层桨的功耗影响最显著。HEDT作为底层桨功耗低且气相分散效果好,KYA作为中层桨能强化轴向汇流、减小局部涡流以及进一步破碎气泡,PBT作为顶层桨功耗低且能扩大循环流结构。因此,HEDT+KYA+PBT桨叶组合能平衡功率消耗、气相滞留和气液传质,具有最高的单位功耗气含率和平均容积传质系数,是较优的桨叶组合。研究结果可以为气液搅拌反应釜多层桨叶的设计和优化提供理论指导。 展开更多
关键词 气液搅拌釜 计算流体力学 多层桨叶 气液传质 优化
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搅拌釜内高固含率搅拌功率的实验测量及模拟预测
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作者 张琳伟 陈冰冰 +1 位作者 陈律名 张玮 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第1期54-63,共10页
为了提高搅拌釜中高固含率工况下固-液两相搅拌功率的数值模拟预测精度,通过流变仪探究了固含率及剪切速率对甘油-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固-液两相体系黏度的影响,基于实验结果提出了考虑固含率与剪切速率影响的固-液两相体系黏度计算... 为了提高搅拌釜中高固含率工况下固-液两相搅拌功率的数值模拟预测精度,通过流变仪探究了固含率及剪切速率对甘油-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固-液两相体系黏度的影响,基于实验结果提出了考虑固含率与剪切速率影响的固-液两相体系黏度计算模型,并与计算流体力学(CFD)方法结合,对搅拌釜内固含率为0.1~0.4的固-液搅拌功率进行预测。结果表明,随着固含率的增大,尤其是当固含率大于0.2时,甘油-PMMA固-液两相体系呈现出明显的非牛顿流体特征。目前广泛使用的基于颗粒动力学理论的固-液两相体系黏度模型,会使CFD预测的搅拌功率随固含率增加而减小。与提出的固-液两相体系黏度模型结合后的CFD模拟,明显提高了搅拌釜内高固含率下对固-液搅拌功率的预测精度,且固相分布的模拟与实验结果具有较好的一致性。 展开更多
关键词 搅拌釜 高固含率 固-液两相体系黏度 计算流体力学 搅拌功率
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分形穿流桨搅拌槽内假塑性流体的混合行为
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作者 谷德银 杨豪 +1 位作者 李昌树 刘作华 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2569-2579,共11页
为了增大洞穴区,减小停滞区,提高假塑性流体的混合效率,将分形理论应用于桨叶的穿孔设计,提出一种分形穿流搅拌桨来强化假塑性流体的混合行为。采用实验和计算流体力学探究了分形穿流桨搅拌槽内假塑性流体的混合行为。结果表明,在相同Re... 为了增大洞穴区,减小停滞区,提高假塑性流体的混合效率,将分形理论应用于桨叶的穿孔设计,提出一种分形穿流搅拌桨来强化假塑性流体的混合行为。采用实验和计算流体力学探究了分形穿流桨搅拌槽内假塑性流体的混合行为。结果表明,在相同Reynolds数下,分形穿流桨(FPT)体系的搅拌功耗和功率准数均低于RT桨体系,但随着穿流孔分形迭代次数的递增,搅拌功耗和功率准数有所增加。在相同功耗下,相较于RT桨,FPT桨能够增强对流体的剪切作用,增大剪切应变率,增加流体的流动性,缩短流体的无量纲混合时间,增大洞穴区,减小停滞区,增大流体的混沌混合程度。其中,FPT-1桨体系的无量纲混合时间缩短了2.88%~5.65%,洞穴区域面积增加了6.58%;FPT-2桨体系的无量纲混合时间缩短了8.04%~11.00%,洞穴区域面积增加了8.25%。与普通矩阵排列的穿流孔相比,分形排布的穿流孔更有助于改善流体混合效果,提高流体混合效率。 展开更多
关键词 分形穿流搅拌桨 混合 假塑性流体 计算流体力学
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刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合 被引量:34
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作者 刘作华 陈超 +2 位作者 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期61-70,共10页
搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多... 搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚柔组合搅拌桨,可强化流体混沌混合行为。结合Matlab软件,实验研究了双层桨搅拌槽内自来水体系的最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE)的变化规律,对比分析了刚性桨和刚柔组合桨两种桨叶对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨强化流体的运动特性,使更多流体进入混沌混合状态。在转速为210 r·min-1时,流体的混沌混合达到最佳状态,刚性桨体系的LLE为0.041,而刚柔组合桨体系的LLE为0.048;刚柔组合桨可有效耗散能量,使整个槽体的能量分布均匀,刚柔组合桨在150 r·min-1时的多尺度熵率与刚性桨在210 r·min-1时基本相近;刚柔组合桨体系的混合时间均低于刚性桨体系,在转速为120 r·min-1时,刚柔组合桨使流体的混合时间缩短了26%左右。刚柔组合桨可改变流场结构和能量耗散方式,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。 展开更多
关键词 混合 搅拌槽 传递 混沌 最大LYAPUNOV指数 多尺度熵 刚柔组合桨
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刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合 被引量:22
5
作者 刘作华 孙瑞祥 +2 位作者 王运东 陶长元 刘仁龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3340-3349,共10页
合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体... 合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚-柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚-柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚-柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚-柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。 展开更多
关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚一柔组合搅拌桨 分形维数 CFD模拟 吸引子
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刚柔组合搅拌桨增强混合澄清槽内流体宏观不稳定性 被引量:24
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作者 刘作华 唐巧 +3 位作者 王运东 孙瑞祥 郑雄攀 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期78-86,共9页
流体宏观不稳定性可以反映流体轴向能量和质量的传递行为。为揭示刚柔组合搅拌桨(简称柔性桨)作用下混合澄清槽中油水液-液两相非稳态流动规律,采用频谱分析和小波分析组合法研究混合澄清槽内宏观不稳定性,并进行模拟验证。研究表明,柔... 流体宏观不稳定性可以反映流体轴向能量和质量的传递行为。为揭示刚柔组合搅拌桨(简称柔性桨)作用下混合澄清槽中油水液-液两相非稳态流动规律,采用频谱分析和小波分析组合法研究混合澄清槽内宏观不稳定性,并进行模拟验证。研究表明,柔性桨在转速低于250 r·min-1时,流体宏观不稳定频率与转速呈线性关系,而转速超过250 r·min-1,流体因界面卷吸行为吸入空气,宏观不稳定频率谱图呈现功率谱带,流场结构呈多尺度结构特征,流体宏观不稳定频率消失,液-液混合体系出现明显的乳化现象。与刚性桨相比柔性桨能增强宏观不稳定性,提高流体混合效率,强化能量传递行为。计算模拟发现,柔性桨能明显提高桨叶的抽吸能力,增强流体轴向运动的行为,避免流体过度搅拌,有利于流体澄清。 展开更多
关键词 计算流体力学 两相流 混合 混合澄清槽 宏观不稳定性 刚柔组合搅拌桨
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柔性桨与自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合 被引量:25
7
作者 刘作华 杨鲜艳 +3 位作者 谢昭明 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2794-2800,共7页
高黏度流体混合处于层流状态,存在混沌混合区和隔离区,混沌混合是提高其混合效率的有效方法。为增强高黏度流体的混沌混合,在甘油体系中采用柔性搅拌桨并加入自浮颗粒,实验研究了最大Lyapunov指数(LEmax)随单位体积功耗(Pv)的变化规律... 高黏度流体混合处于层流状态,存在混沌混合区和隔离区,混沌混合是提高其混合效率的有效方法。为增强高黏度流体的混沌混合,在甘油体系中采用柔性搅拌桨并加入自浮颗粒,实验研究了最大Lyapunov指数(LEmax)随单位体积功耗(Pv)的变化规律。结果表明,只加入固体颗粒对原体系LEmax的影响不大,当Pv=2000W.m-3时,使用柔性桨后体系LEmax增加10.29%;柔性桨与固体颗粒协同作用时,可使体系LEmax增加30.86%。在Pv≤2000W.m-3时,柔性桨和自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合的效果最好。 展开更多
关键词 柔性搅拌桨 自浮颗粒 高黏度流体 最大LYAPUNOV指数 混沌混合
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轴流式搅拌器湍流运动特性 被引量:30
8
作者 侯拴弟 王英琛 +2 位作者 张政 施力田 阎旭 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期259-263,共5页
Single-phase flow patterns generated by axial impeller are investigated by 3D Particle Dynamic Analyzer. Mean flow and turbulence intensities are measured for the impeller zone and the bulk regions. The effect of D/T ... Single-phase flow patterns generated by axial impeller are investigated by 3D Particle Dynamic Analyzer. Mean flow and turbulence intensities are measured for the impeller zone and the bulk regions. The effect of D/T and blade tip angle on flow pattern is studied as well. The measured results show that the flow in impeller zone oscillates periodically at the frequency of blade sweep. The flow patterns generated by different ratios of impeller diameter to tank diameter impeller are approximately the same below impellers,but a small second recirculation loop is formed in the upper part of vessel at the ratio of impeller diameter to tank diameter D/T=0.35. 展开更多
关键词 搅拌槽 湍流运动 轴流式 搅拌器 混合 搅拌
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偏心空气射流双层桨搅拌反应器流场结构的分形特征 被引量:21
9
作者 刘作华 宁伟征 +2 位作者 孙瑞祥 周小霞 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期628-635,共8页
搅拌槽内流场分为混沌混合区和隔离区。为提高搅拌槽内流体的混合效率、降低搅拌过程的能耗,调控流场结构特征是重要的途径。结合图像处理软件,实验研究了偏心空气射流双层桨搅拌槽内空气-水体系的流场结构分形维数的变化规律。实验结... 搅拌槽内流场分为混沌混合区和隔离区。为提高搅拌槽内流体的混合效率、降低搅拌过程的能耗,调控流场结构特征是重要的途径。结合图像处理软件,实验研究了偏心空气射流双层桨搅拌槽内空气-水体系的流场结构分形维数的变化规律。实验结果表明,流场结构分形维数受搅拌转速和空气流速的共同作用;偏心空气射流能改变流场结构分形维数,使流体混沌混合特性增强;机械搅拌转速增大,能改变射流场的拟序结构,提高气液混合效率。 展开更多
关键词 偏心空气射流 双层桨搅拌槽 混沌 流场 分形维数
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刚柔组合搅拌桨与刚性桨调控流场结构的对比 被引量:18
10
作者 刘作华 曾启琴 +3 位作者 杨鲜艳 刘仁龙 王运东 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期2078-2084,共7页
高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的流场结构... 高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的流场结构进行研究,对比分析了两种桨叶在相同功耗(3 kW·m-3)时的轴向、径向和切向的速度矢量图、速度云图以及速度分布散点图。结果表明,刚性桨的能量集中在桨叶尖端部分,远离桨叶区域的流体速度很小甚至为0 m·s-1;而组合桨可将能量从桨叶尖端扩散至全槽,使槽内流体均具有一定的流速,提高了混合效率,且显色实验与数值模拟结果一致,组合桨体系的混合隔离区在短时间内就可消除,混合良好,而刚性桨体系的混合隔离区始终存在,混合效果不佳。 展开更多
关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚柔组合桨 数值模拟
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刚柔组合搅拌桨强化流体混合的流固耦合行为 被引量:14
11
作者 朱俊 周政霖 +4 位作者 刘作华 郑雄攀 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3849-3856,共8页
传统刚性搅拌桨通过对流体的剪切作用实现能量的传递,而刚柔组合搅拌桨可通过其多体运动行为强化能量传递。基于搅拌桨桨叶与流体之间的耦合运动作用,结合ANSYS Workbench仿真平台,采用双向流固耦合方法,模拟计算了刚性搅拌桨与刚柔组... 传统刚性搅拌桨通过对流体的剪切作用实现能量的传递,而刚柔组合搅拌桨可通过其多体运动行为强化能量传递。基于搅拌桨桨叶与流体之间的耦合运动作用,结合ANSYS Workbench仿真平台,采用双向流固耦合方法,模拟计算了刚性搅拌桨与刚柔组合搅拌桨桨叶的等效应力和总变形量,研究了流场的宏观结构;并通过测定混合时间和计算搅拌桨功耗对比分析了两种不同搅拌体系的混合行为。结果表明:刚柔组合搅拌桨使体系的混合时间缩短了近32%,搅拌桨功耗下降了7%,其桨叶尖端的变形量是刚性搅拌桨的105倍,其应力比刚性搅拌桨增加了83%;与刚性搅拌桨相比,刚柔组合搅拌桨在流固耦合作用下对流体的作用力更大,能够更好地传递能量,增强流体运动,强化流体混合。 展开更多
关键词 混合 流体 传递 刚柔组合搅拌桨 ANSYS WORKBENCH 流固耦合
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新型同心双轴搅拌器功率与混合特性的数值模拟 被引量:17
12
作者 刘宝庆 张义堃 +3 位作者 刘景亮 秦福磊 林兴华 金志江 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1135-1144,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 同心双轴搅拌器 组合桨 搅拌功率 混合特性 数值模拟
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柔性桨强化高黏度流体混合的能效分析 被引量:15
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作者 刘作华 曾启琴 +2 位作者 王运东 刘仁龙 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期3620-3625,共6页
搅拌混合操作广泛应用于化工、食品、冶金及环保等过程工业领域。搅拌槽内物料的}昆合程度及其功率消耗是影响产品质量和设备作业效率的关键因素。当物料黏度较高时,
关键词 搅拌槽 柔性桨 功率消耗 混合时间 混合效率
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搅拌槽内近桨区流动场的数值研究 被引量:29
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作者 周国忠 施力田 王英琛 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期17-22,共6页
利用滑移网格方法,采用三种不同密度的网格,计算了六直叶涡轮搅拌桨的三维流动场。利用数值方法得到了桨叶附近流动场中所产生的尾涡,并将不同密度网格下的数值模拟结果与实验数据进行了比较。计算结果表明,在高密度的网格下可以清楚地... 利用滑移网格方法,采用三种不同密度的网格,计算了六直叶涡轮搅拌桨的三维流动场。利用数值方法得到了桨叶附近流动场中所产生的尾涡,并将不同密度网格下的数值模拟结果与实验数据进行了比较。计算结果表明,在高密度的网格下可以清楚地观察到桨叶附近所产生的尾涡,其大小与实验结果一致,但尾涡衰减较快;叶端的径向与切向速度分布与实验值吻合较好,加密网格对最大径向及切向速度的预测精度有明显提高;即使采用很高的网格密度,对湍流动能的预测仍然偏低。 展开更多
关键词 滑移网格 计算流体力学 涡轮搅拌桨 搅拌槽 近桨区 流动场 搅拌过程 数值研究
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双螺带-螺杆搅拌桨在不同流体中的搅拌流场特性 被引量:18
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作者 张敏革 张吕鸿 +1 位作者 姜斌 李鑫钢 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期884-890,共7页
采用计算流体力学方法对双螺带-螺杆搅拌桨在层流域内的搅拌流场进行了数值模拟,考察流体为高黏牛顿流体和假塑性非牛顿流体.数值模拟计算得到的功率值与实验测量值吻合较好;双螺带-螺杆搅拌桨的功率常数为162.7,Metzner常数为19.0;搅... 采用计算流体力学方法对双螺带-螺杆搅拌桨在层流域内的搅拌流场进行了数值模拟,考察流体为高黏牛顿流体和假塑性非牛顿流体.数值模拟计算得到的功率值与实验测量值吻合较好;双螺带-螺杆搅拌桨的功率常数为162.7,Metzner常数为19.0;搅拌雷诺数以及流体的流变指数对非牛顿流体搅拌流场的无因次速度、循环量数均有不同程度的影响;与双螺带搅拌桨相比,双螺带-螺杆搅拌桨能在一定程度上提高全槽平均剪切速率和平均速度.研究进一步认识了双螺带-螺杆搅拌桨的混合性能特点,为高黏流体搅拌桨的设计、应用以及开发新型搅拌桨提供了指导和参考. 展开更多
关键词 双螺带-螺杆搅拌桨 功率常数 轴向速度 流变指数 平均剪切速率
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刚柔组合桨强化粉煤灰酸浸搅拌槽内固液混沌混合 被引量:13
16
作者 熊黠 刘作华 +4 位作者 谷德银 邱发成 王靓 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1693-1701,共9页
传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限,导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系,研究了刚柔组合酸浸搅... 传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限,导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系,研究了刚柔组合酸浸搅拌槽内混沌混合特性及能量耗散规律。采用扭矩传感器采集扭矩时间序列信号,借助Matlab软件编译计算混合过程中最大Lyapunov指数和多尺度熵等混沌特性参数,以单位体积功耗表征搅拌反应器的功率特性。实验考察了搅拌桨安装离底高度、柔性片长度、柔性片宽度等因素对酸浸槽内粉煤灰混沌混合的影响,对比了刚性桨与刚柔组合桨体系的能耗差异。研究结果表明:刚柔组合桨通过柔性片的作用,能增大搅拌桨的卷吸力,进而减少固体颗粒沉槽现象,促进全槽混沌混合;在最优化条件(120 r/min,搅拌桨安装离底高度为T/4,柔性片长度为1.2H1、柔性片宽度为D/8)下,体系最大Lyapunov指数达到最大值0.0645,各尺度下的MSE均比其他条件更大,表明刚柔组合桨能够通过柔性片的多体运动,强化体系混沌混合,均化体系能量分布;刚性桨与刚柔组合桨的单位体积功耗随着转速的增加呈现指数规律增长。 展开更多
关键词 刚柔组合桨 粉煤灰 混沌混合 最大LYAPUNOV指数 多尺度熵
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非标准挡板搅拌槽内湍流流场的数值模拟 被引量:20
17
作者 杨锋苓 周慎杰 +1 位作者 王贵超 胡凡金 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期952-958,共7页
采用分离涡模型研究了非标准挡板搅拌槽内的流体力学特性,利用滑移网格法模拟了搅拌桨与挡板之间的相对运动。在验证了模拟方法有效性的基础上,分析了挡板布置方式对搅拌槽内的流场、速度与湍动能分布以及功率消耗的影响。结果表明,挡... 采用分离涡模型研究了非标准挡板搅拌槽内的流体力学特性,利用滑移网格法模拟了搅拌桨与挡板之间的相对运动。在验证了模拟方法有效性的基础上,分析了挡板布置方式对搅拌槽内的流场、速度与湍动能分布以及功率消耗的影响。结果表明,挡板布置方式对搅拌槽内的流场结构影响较小,但会改变桨叶射流的方向;对速度大小有一定的影响,完全非对称布置时的速度分布最均匀;搅拌功率随挡板非对称程度的增大略有提高,标准挡板的功率消耗与夹角为20°时的功率消耗非常接近,而且标准挡板时的湍动能最大,优于非标准挡板布置方式。 展开更多
关键词 非标准挡板 搅拌槽 湍流 分离涡模拟
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泛能式搅拌桨搅拌特性研究 被引量:8
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作者 顾雪萍 冯连芳 +2 位作者 王嘉骏 刘烨 王凯 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期54-57,共4页
在直径为 2 4 0mm的搅拌釜内 ,考察了泛能式搅拌桨的功率、传热特性 ,混合实验在直径为 386mm的搅拌釜中进行。在层流域内 ,建立了功率准数Np 与桨几何尺寸及雷诺准数Re的关联式 ;得到了努塞尔准数Nu与桨几何尺寸、雷诺准数Re、普朗特准... 在直径为 2 4 0mm的搅拌釜内 ,考察了泛能式搅拌桨的功率、传热特性 ,混合实验在直径为 386mm的搅拌釜中进行。在层流域内 ,建立了功率准数Np 与桨几何尺寸及雷诺准数Re的关联式 ;得到了努塞尔准数Nu与桨几何尺寸、雷诺准数Re、普朗特准数Pr以及体系粘度的关系 ,并采用单位质量流体表示的雷诺准数εD4/ν3 取代雷诺准数关联 ,误差均在 10 %以内。在中低粘度区内相同功耗下 ,泛能式桨的传热系数明显高于螺带桨。当Re >3时 ,泛能式桨的混合效率比双螺带桨要高。 展开更多
关键词 泛能式 搅拌桨 搅拌特性 功耗 传热 混合
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穿流-柔性组合桨强化搅拌槽中流体混沌混合特性 被引量:8
19
作者 刘仁龙 李爽 +2 位作者 刘作华 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期4736-4742,共7页
刚性搅拌桨在搅拌混合过程中得到广泛的应用,在搅拌容器内容易形成两种不同的混合区域:混沌混合区和混合隔离区。强化流体混合的有效途径是合理设计搅拌桨,从而调控流体混沌混合行为。实验运用Labview和Matlab软件采集和处理流体内部压... 刚性搅拌桨在搅拌混合过程中得到广泛的应用,在搅拌容器内容易形成两种不同的混合区域:混沌混合区和混合隔离区。强化流体混合的有效途径是合理设计搅拌桨,从而调控流体混沌混合行为。实验运用Labview和Matlab软件采集和处理流体内部压力脉动信号,并获取流体混沌特性参数Kolmogorov熵,对穿流-柔性组合桨体系的Kolmogorov熵随转速的变化规律进行了研究。结果表明,相比传统刚性桨,穿流桨对Kolmogorov熵影响不大。穿流-柔性组合桨通过穿流孔与柔性部分的共同作用调控流场结构,使流体混沌混合的效果最好,在转速为180 r·min-1时流体的混沌混合达到最佳状态,穿流-柔性组合桨体系的Kolmogorov熵为0.285,而传统刚性桨体系的Kolmogorov熵只为0.125;穿流-柔性组合桨体系的混合时间明显低于传统刚性桨体系,当转速为120 r·min-1时穿流-柔性组合桨体系的混合时间比传统刚性桨体系缩短了17%。 展开更多
关键词 搅拌容器 混沌 混合 穿流-柔性组合桨 Kolmogorov熵 混合时间
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错位六弯叶桨在假塑性流体中的混沌搅拌特性 被引量:14
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作者 栾德玉 周慎杰 +1 位作者 陈颂英 楚树坡 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期41-46,共6页
基于混沌混合理论,提出了一种错位叶片的结构形式,用来消除层流流场的混合隔离区。利用CFD的方法,对六弯叶涡轮(6BT)和错位六弯叶涡轮(6SBT)2种搅拌器在黄原胶水溶液中的流场变化进行研究,分析比较了2种搅拌器的流场结构、速度分布以及... 基于混沌混合理论,提出了一种错位叶片的结构形式,用来消除层流流场的混合隔离区。利用CFD的方法,对六弯叶涡轮(6BT)和错位六弯叶涡轮(6SBT)2种搅拌器在黄原胶水溶液中的流场变化进行研究,分析比较了2种搅拌器的流场结构、速度分布以及功率消耗的不同。结果表明,模拟计算得到的功率值与实验测量值吻合较好,6SBT桨在层流区的临界雷诺数为20;错位叶片搅拌流场结构不对称,可消除流场隔离区,搅动范围变大;随Re增大,对层流流场的改善效果增强,全槽的平均剪切速率得以提高,并且具有节能功效。在转速N=5 r/s的条件下,6SBT桨的轴向和径向速度分布整体上明显好于6BT桨,而功耗约为6BT桨的93%。 展开更多
关键词 假塑性流体 错位六弯叶桨 隔离区 层流模型
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