基于CFD對(duì)結(jié)晶器攪拌混合過(guò)程的模擬研究.pdf

1、攪拌混合過(guò)程是化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)重要的單元操作，攪拌設(shè)備已經(jīng)在眾多的行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)于攪拌混合過(guò)程的研究方法，已經(jīng)由單純的實(shí)驗(yàn)研究改為計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。近些年來(lái)以計(jì)算流體力學(xué)為代表的模擬方法已經(jīng)在攪拌混合的研究中得到了廣泛應(yīng)用。
　　 本文采用計(jì)算流體力學(xué)方法，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的攪拌混合過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，并結(jié)合文獻(xiàn)與實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。模擬研究主要分為以下幾個(gè)方面：首先是針對(duì)結(jié)晶器內(nèi)攪拌槳類型的選取進(jìn)行研究，以攪

2、拌槳產(chǎn)生的流場(chǎng)是否有利于結(jié)晶相粒子的懸浮作為依據(jù)進(jìn)行槳型選擇；其次是不同進(jìn)料位置的模擬，以混合效率作為評(píng)判依據(jù)對(duì)進(jìn)料位置進(jìn)行優(yōu)化；然后是攪拌槳位置的選取，分別從流場(chǎng)、混合效率、結(jié)晶相分布均勻性等角度進(jìn)行分析；同時(shí)還模擬了不同粒徑和不同轉(zhuǎn)速下結(jié)晶相粒子在結(jié)晶器內(nèi)的分布情況，根據(jù)模擬流場(chǎng)分布對(duì)結(jié)晶器的形狀做了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。
　　 通過(guò)模擬結(jié)果可知，攪拌槳選擇Hydrofoil Impeller，因?yàn)樗a(chǎn)生的流場(chǎng)更有利于結(jié)晶相粒子的懸浮

3、；雙層攪拌槳時(shí)，進(jìn)料位置選擇中部進(jìn)料，中部進(jìn)料時(shí)混合時(shí)間最短，即混合效率最高；在釜高為270mm，釜內(nèi)徑為190mm的情況下，當(dāng)攪拌槳間距為100mm時(shí)，流場(chǎng)分布較好，混合時(shí)間短，結(jié)晶相分布的均勻性好，攪拌軸功率也不大；隨著攪拌槳轉(zhuǎn)速的增加，結(jié)晶相的濃度分布越來(lái)越均勻，結(jié)合結(jié)晶過(guò)程中攪拌的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)大，建議攪拌的轉(zhuǎn)速范圍選取在150～200rpm之間；隨著結(jié)晶相粒子粒徑的增加，結(jié)晶相在結(jié)晶器內(nèi)的分布越不均勻，建議在整個(gè)結(jié)晶過(guò)程中采用變速