機(jī)械攪拌槽混合數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)械攪拌槽在工業(yè)的諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是在化工、食品、冶金、造紙、和污水處理等領(lǐng)域，是應(yīng)用最廣泛的化工設(shè)備之一。機(jī)械攪拌槽按不同工業(yè)要求常用于介質(zhì)混合溶解、制備懸浮液、促進(jìn)傳質(zhì)、強(qiáng)化傳熱等操作，具有制作方便、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但目前機(jī)械攪拌槽設(shè)計(jì)與制作大多依靠于經(jīng)驗(yàn)，對(duì)攪拌槽設(shè)計(jì)參數(shù)、攪拌規(guī)律等認(rèn)識(shí)不足，缺乏對(duì)攪拌過程的直觀了解，無法保證和滿足不同的工業(yè)要求。隨著計(jì)算機(jī)流體力學(xué)(CFD)相關(guān)軟件

2、的發(fā)展，對(duì)攪拌過程進(jìn)行數(shù)值模擬成為了現(xiàn)實(shí)，利用CFD軟件對(duì)攪拌槽的攪拌過程進(jìn)行模擬，可直觀認(rèn)識(shí)攪拌過程中攪拌效果，可大大縮短攪拌槽的設(shè)計(jì)成本，對(duì)攪拌槽參數(shù)的設(shè)計(jì)具有一定促進(jìn)作用。
　　本文利用CFD軟件對(duì)方形攪拌槽、圓形攪拌槽進(jìn)行數(shù)值模擬，利用RNG k-ε湍流模型、組分輸運(yùn)模型、滑移網(wǎng)格模型對(duì)攪拌槽進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬。對(duì)攪拌槽的槳葉角度、槳葉離底高度、槳葉寬度、槳葉直徑、加藥點(diǎn)等參數(shù)分別進(jìn)行單因素模擬，并根據(jù)單因素分析結(jié)果進(jìn)行5因

3、素4水平正交數(shù)值模擬分析，根據(jù)混合時(shí)間、攪拌功率以及單位體積混合能綜合評(píng)判攪拌槽混合效果，并對(duì)不同攪拌槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)提出合理化建議。對(duì)攪拌槽的最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行單向耦合靜力學(xué)分析，結(jié)果顯示槳葉受到的最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力值，可確保最優(yōu)組合槳葉的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　分別對(duì)圓形攪拌槽、方形攪拌槽中的槳葉角度、槳葉離底高度、轉(zhuǎn)速因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的示蹤劑濃度，并與仿真實(shí)驗(yàn)中同一位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)是利用電導(dǎo)率傳感器