工業(yè)規(guī)模攪拌釜內(nèi)高黏假塑性流體混合過程的數(shù)值模擬.pdf

1、高黏假塑性流體在反應釜中的混合過程十分復雜。黃原膠作為一種典型的假塑性流體，在其發(fā)酵過程的中后期，隨著黃原膠產(chǎn)物濃度的不斷增加，發(fā)酵液逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦哒臣偎苄粤黧w，其傳質(zhì)、傳熱性能急劇下降，嚴重影響黃原膠的質(zhì)量和產(chǎn)量。
　　本文以1.0wt％黃原膠溶液為研究體系，對10m3工業(yè)規(guī)模攪拌釜內(nèi)三種攪拌槳的混合性能進行了數(shù)值模擬，這三種攪拌槳包括兩種最大葉片式槳（MB1和MB2）和一種工業(yè)生產(chǎn)中常用的三層六直葉圓盤渦輪槳（TT）。以期得到三

2、種攪拌槳的流體力學性能和混合特性，為工業(yè)規(guī)模攪拌釜的設計和優(yōu)化提供指導和參考。
　　結(jié)果表明：在工業(yè)規(guī)模攪拌釜內(nèi)，MB1槳和MB2槳都形成清晰的“雙循環(huán)”流型，呈現(xiàn)良好的主體流動，TT槳在每個槳葉葉端處分別形成上下兩個小循環(huán)，容易形成釜內(nèi)流體流動的分區(qū)現(xiàn)象。三種攪拌槳的高剪切區(qū)域和高排液區(qū)域都集中在槳葉附近，MB1槳和MB2槳的優(yōu)勢要明顯高于TT槳。
　　在相同單位體積功耗下，在相同位置向攪拌釜內(nèi)加入示蹤劑，MB1槳和TT槳

3、示蹤劑的運動路線都是由釜上部逐漸向下部擴展,MB2槳的示蹤劑運動路線是先由釜上部沿攪拌軸運動到釜底，然后隨主體循環(huán)擴散至全釜。三種攪拌槳的整體混合體積曲線相似，混合體積開始平穩(wěn)增長，然后經(jīng)歷一個突變性增長的階段，最后全釜示蹤劑濃度趨于均勻。
　　由此可見，用計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）方法對工業(yè)規(guī)模攪拌釜內(nèi)黃原膠溶液的混合過程進行數(shù)值模擬是可行且有意義的，對工業(yè)規(guī)模攪拌釜的設