偏心攪拌槽內氣-液兩相流水力特性的數(shù)值模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、攪拌槽在化工和水處理等行業(yè)是一種必不可少的流體混合設備,在工業(yè)生產(chǎn)和工程應用中發(fā)揮的作用不可替代;在攪拌作用下,槽內的單相或多相混合介質通過傳質、傳熱作用可形成組分近乎均一的混合體系;因此,對攪拌槽內的流體在運動過程中流場信息的變化特性進行探究具有十分重要的意義。而與傳統(tǒng)的中心攪拌不同的是,偏心攪拌打破了槽內流場的對稱性,可消除中心攪拌時繞軸形成的中心大漩渦,能達到添加擋板時的攪拌混合效果,并且促進了各流層之間的對流作用、增強了湍流強度

2、。目前,國內外對偏心攪拌槽相關課題的研究比較少;本研究用C F D方法,借助商用流體分析軟件Fluent15.0,湍流模型選用RNGk-ε模型,結合多相流模型V O F法,對標準Rushton槳偏心攪拌槽內的氣-液兩相流混合水力特性進行數(shù)值模擬研究,主要考察了偏心率和轉輪安裝高度兩個因素對槽內流場特性和氣含率分布的影響;通過對各工況數(shù)模結果的定性分析和定量比較,得到的結論如下:
 ?。?)模型驗證一的比較結果表明,采用RNGk-ε

3、湍流模型能更準確地對攪拌槽內的氣-液兩相流進行模擬;驗證二用驗證一所選定的計算模型模擬了雙層三葉CBY槳的安裝間距對中心攪拌槽內流場特性的影響,模擬值與實驗值的對比結果表明:RNGk-ε模型結合V O F法能準確捕捉攪拌槽內的流場信息;驗證三進一步用所選模型對標準Rushton槳無擋板偏心攪拌槽進行了模擬,模擬值與實驗值吻合較好,說明所選模型能很好地反映偏心攪拌槽內的真實流場特性,并且在中心攪拌槽和偏心攪拌槽中具有較好的通用性。

4、 ?。?)通過比較五個不同偏心率工況下攪拌槽內的流場分布以及流速分布特征得出:無擋板中心攪拌槽內的流場及流速均關于攪拌槽中心線呈對稱分布,偏心率較小、為0.15時,槽內的流場特性與中心攪拌時具有相似特征;偏心率為0.3時,流場結構的對稱性被完全打破,槽內流體在徑向和軸向上的流動強度均有所增強;當偏心率繼續(xù)增大至0.45時,槽內的流型對增強流體在軸向上的流動強度和槽內介質在軸向上的混合效果最為有利。
 ?。?)在偏心攪拌槽中,氣-液

5、兩相混合在槽內形成的流場結構和流動形態(tài)與單相流體攪拌時有著明顯的差異;最大流速值并不是隨著偏心率、葉輪安裝高度的增大而增大;偏心率大小的改變,并不會影響高流速區(qū)與攪拌中心的位置關系;轉輪安裝高度的變化會導致主環(huán)流相對位置的變化和環(huán)流大小的變化;攪拌槳葉作為能量輸出源,通過旋轉作用帶動周圍流體的流動進而實現(xiàn)整個槽內流體的流動混合;由于能量損失的存在,遠離攪拌中心的流體,流速減小,流體湍動強度很小。
 ?。?)通過比較葉輪安裝高度不同

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