大型軸流式底攪拌釜的流場計算.pdf

1、攪拌設備是一種量大面廣、品種繁多的機械產品，在諸多行業(yè)中得到廣泛的應用，尤其以化學工業(yè)中使用最多。隨著攪拌設備的大型化，采用底部攪拌的越來越多。攪拌槳是攪拌過程的主要換能器件，它將旋轉的機械能轉化為流體的動能，葉輪的結構形狀和運轉情況是決定攪拌流場分布和能量轉化效率的重要因素。大量的攪拌設備用于低粘物系的混合和固液懸浮操作，需要攪拌槳能以低的能耗提供高的軸向循環(huán)流量。因此非常有必要利用現(xiàn)代設計方法研究并開發(fā)高效的軸流式攪拌槳。
　

2、　 由于軸流式攪拌槳的設計理論較為缺乏，本文嘗試借鑒軸流泵的奇點分布法的設計方法來設計軸流式攪拌槳。
　　 主要研究工作和成果包括：
　　 1、概述了軸流式轉輪的設計理論，介紹了采用奇點分布法計算軸流式攪拌槳型線的基本步驟。由于該方法設計過程的計算工作量大，為了方便設計，選取二次開發(fā)工具Visual Basic語言對AutoCAD進行了二次開發(fā)，成功編制出了軸流式攪拌槳的設計程序。結合《結晶反應釜用大型高效軸流式底攪拌

3、裝置的研制》這一課題的研究需要，對設計參數(shù)進行分析和選取，用該軟件計算出了攪拌槳葉的型線。
　　 2、利用CFD軟件FLUENT，采用多重參考系法，進行了攪拌釜的數(shù)值模擬，分析了流場的宏觀規(guī)律、速度特性、剪切-循環(huán)特性。得出結論：該攪拌槳主要產生軸向流，循環(huán)能力強，剪切作用小，屬于高效軸流式葉輪。
　　 3、通過改變攪拌槳的設計參數(shù)，分組進行CFD數(shù)值模擬，對數(shù)值模擬結果進行對比分析后發(fā)現(xiàn)：(1)速度的改變對攪拌流場分布

4、影響不大，攪拌流場的絕對速度和轉速成正相關關系，因此可以通過調節(jié)轉速獲得需要的流速；(2)隨著攪拌半徑的增加，流量和功率曲線大體上是呈增加趨勢，但是從循環(huán)-剪切性能看，剪切性能在增加，說明犧牲在剪切作用上的功率增加；(3)當安放角減小時，軸向速度減小，流體流動性差，不利于物料的充分混合；從循環(huán).剪切性能看，加大安放角對循環(huán)性能的提高又是不利的，所以本文采用奇點分布法設計時選取的安放角是大致合理的；(4)離底高度對循環(huán)流量和功率的影響不明