卧式捏合机数值模拟及流场分析

摘要

应用计算流体力学软件Fluent,对捏合机中黏性物料的运动进行仿真模拟研究,分析讨论了作为黏稠物系反应釜的卧式双Σ桨叶捏合机内部流场情况.通过对设备和物料特性的初步分析,选择了Laminar模型作为层流模型,标准k-ε模型作为湍流模型,动静区域选择多重参考系法.在此基础上,分别考察了该捏合机内部物料的速度分布、压力分布和搅拌功耗等特性,分析了液体黏度、搅拌转速和搅拌桨安装高度等条件的具体影响.结果表明,该捏合机适于处理的液体物料黏度范围为1～20 Pa·s,在此范围内,液体的轴向混合和径向混合均能够达到较为理想的状态;提升搅拌桨转速对径向混合的改善更为明显.提高搅拌桨安装位置,能够小幅度降低功率消耗,但是会削弱捏合机内部压差,影响搅拌混合,因此不宜用提高搅拌桨安装位置的方法来节省功率;搅拌功率会随着液体黏度的提升而线性增加,且正比于搅拌转速的2.08次方.