四种搅拌器放大技术的实验研究与数值模拟

摘要

新型搅拌器研发和放大是工业生产应用的一个重要课题.本文针对四种具有代表性的搅拌器(其中两种为新型桨)对它们在几何相似的条件下的进行了研究.同时对其中两种桨进行数值模拟分析. 实验分别通过在φ300mm和φ575mm两个搅拌釜中,对四种搅拌器在两种不同粘度介质下的搅拌进行实验研究.考察了两种釜径,不同介质下,四种桨型的功率特性和混合特性.功率特性主要是考察功率准数值;混合特性考察是的混合时间和混合时间数.实验表明,在不同釜径下,同种介质中,不同桨型的功率准数值大小关系都是一致的;大双叶片桨在不同釜径和不同粘度介质下,都表现出最小的混合时间和混合时间数.将反应综合混合特性的混合效率数为判定标准时,不同桨型的放大准则是不同的.双斜45度桨和两层双斜45度桨都可选用桨端线速度相等为其放大准则;框式桨则是单位体积功率相等为其放大准则;大双叶片式桨以弗劳德数Fr为放大基准. 采用FLUENT计算流体力学软件对双斜45度桨和大双叶片式桨在φ300mm釜中的流场进行了数值模拟,对其流场和速度场进行了分析和比较,比较结果与实验结果相吻合.同时对双斜45度桨在实际工业生产中的具体实例进行模拟,对流场和速度场进行分析,跟实际工业生产情况进行比较,也可以较好的吻合.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1放大技术

1.1.1放大技术简介

1.1.2搅拌操作的一般放大基准

1.1.3各种搅拌操作的放大基准

1.1.4非几何放大

1.2搅拌器基本型式

1.2.1桨式搅拌桨

1.2.2框式搅拌桨

1.2.3大双叶片式搅拌桨

1.3搅拌实验研究

1.3.1搅拌功率特性

1.3.2搅拌混合特性

1.3.3搅拌剪 切特性

1.4数值模拟

1.4.1 CFD简介

1.4.2 CFD在搅拌器中的应用

1.4.3 CFD软件简介

1.4.4计算流体力学模型

第二章实验装置和测量

2.1实验设备和物料

2.1.1实验装置

2.1.2搅拌器及其尺寸

2.1.3实验物料

2.2实验测量方法

2.2.1粘度测量

2.2.2转速测量

2.2.3扭矩测量

2.2.4其他测量

2.3功率的测定

2.4混合时间的测定

2.5数据采集系统的设计

2.5.1数据采集系统的结构

2.5.2系统软件设计

第三章 搅拌器的实验研究

3.1引言

3.2功率特性

3.2.1 φ300罐中的实验结果

3.2.2 φ600罐中的实验结果

3.3混合特性

3.3.1混合时间

3.3小结

第四章搅拌器的放大技术研究

4.1引言

4.2研究方法

4.3研究结果

4.3.1双斜45度桨

4.32两层双斜45度桨

4.3.3框式桨

4.3.4大双叶片式桨

4.4小结

第五章流场的数值模拟

5.1引言

5.2数值模拟

5.2.1流体力学模型

5.2.2求解区域、边界条件及网格划分

5.3流场特性

5.3.1宏观流动场

5.3.2速度分布

5.4实际案例

5.4.1流场特性

5.4.2速度分布

5.5小结

第六章结论和展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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