管線型高剪切混合器結構優(yōu)化的CFD模擬研究.pdf

1、高剪切混合器作為一種新型過程強化設備，具有局部超高的湍動和剪切作用，使其在混合、乳化、多相分散、反應等工業(yè)過程中有巨大的潛在應用價值。本文考察了高剪切混合器在高黏流體工作條件下，關鍵結構參數對其流體力學性能及功耗的影響。并結合停留時間分布進行了腔室結構優(yōu)化，對高剪切混合器的設計、選型、優(yōu)化具有指導意義。
　　首先，采用CFD模擬手段對管線型高剪切在牛頓流體和非牛頓流體工作流體下，研究關鍵結構齒尖-基座間距與剪切縫隙寬度對其流場和功

2、耗的影響。采用扭矩傳感器測定功耗進行功耗驗證，其他設計形式的混合器運用大渦模擬和層流模型對高剪切混合器在湍流狀態(tài)和層流狀態(tài)下分別模擬計算。結果表明，隨著齒尖-基座間距、剪切縫隙寬度的增加，剪切力和湍動強度大大減小，并且死區(qū)區(qū)域增加。層流狀態(tài)下功耗準數Kp與剪切速率常數Ks均高于其攪拌釜的值，Kp、Ks的關聯式與齒尖-基座間距在軸向方向的無量綱距離 f/(f+h)呈直線關系，與剪切縫隙寬度在徑向方向的無量綱距離g/h呈指數關系。