機(jī)械攪拌反應(yīng)器三維流場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌設(shè)備被廣泛地應(yīng)用到許多工業(yè)過程中，其中機(jī)械攪拌反應(yīng)器是化工、水處理等行業(yè)必不可少的設(shè)備，用來實(shí)施流體混合、氣體分散與固相懸浮以及促進(jìn)傳熱、傳質(zhì)，在化工過程及相關(guān)的工業(yè)中占有很重要的地位。目前，攪拌反應(yīng)器的選型和設(shè)計(jì)在很大程度上依賴于實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)缺乏深入的認(rèn)識(shí)，而且無法向幾何參數(shù)、操作條件不同的過程推廣。設(shè)計(jì)不合理的攪拌器既影響了工藝過程的混合效率，同時(shí)也增加了能耗。
　　近年來計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)在攪拌混合過

2、程的研究中得到廣泛應(yīng)用，這種方法可以方便地對(duì)新型結(jié)構(gòu)、不同操作狀況等情況進(jìn)行模擬，可以獲得攪拌器內(nèi)的局部信息，使預(yù)測(cè)結(jié)果可視化，對(duì)攪拌反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及放大提供了依據(jù)。
　　本文利用Fluent軟件對(duì)機(jī)械攪拌反應(yīng)器中混合過程的三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了流場(chǎng)速度和湍流動(dòng)能分布情況以及擋板對(duì)消除流場(chǎng)“打漩”現(xiàn)象的作用，對(duì)功率的模擬結(jié)果與理論推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，通過改變攪拌器槳片直徑、跨距等結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析了槳片直徑和跨距對(duì)攪拌效果的

3、影響。經(jīng)過模擬分析可知，RNGk-ε湍流模型能夠?qū)C(jī)械攪拌反應(yīng)器的流場(chǎng)進(jìn)行正確的模擬和預(yù)測(cè)的；對(duì)功率的模擬結(jié)果與理論推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)有很好的吻合；由于槳葉和擋板的周期性作用，葉輪所產(chǎn)生的流動(dòng)場(chǎng)也是周期性的；擋板的設(shè)置使得流場(chǎng)在攪拌器內(nèi)兩擋板與攪拌軸間形成渦流，增大了被攪拌液體的湍流程度，促進(jìn)物料微觀尺度上的混合，從而改善攪拌效果，但是擋板也在一定程度上增加了能耗；為減少能耗，在滿足混合效率的情況下，應(yīng)盡量減小攪拌槳的直徑；跨距對(duì)