sk型静态混合器 sk型静态混合器内的流动特性数值研究

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1、sk型静态混合器SK型静态混合器内的流动特性数值研究(1)一１７４一孟辉波等：ｓＫ型静态混合器内的流动特性数值研究‘第９期有杂质的黏性介质尤为适用Ⅲ12sk型静态混合器SK型静态混合器内的流动特性数值研究(1)一１７４一孟辉波等：ｓＫ型静态混合器内的流动特性数值研究‘第９期有杂质的黏性介质尤为适用Ⅲ12sk型静态混合器SK型静态混合器内的流动特性数值研究(1)一１７４一孟辉波等：ｓＫ型静态混合器内的流动特性数值研究‘第９期有杂质的黏性介质尤为适用Ⅲ12。对于ｓＫ型静态混合器当３００（兄＜１１０００时属于揣流。故此时的流动

2、状态为湍流流动…。流体在自身所具有的动能和势能下，以一定的速度沿轴线方向流进混合管，ｓＫ型静态混合器内的任意一个螺旋叶片将所在周期的流体分成两股彼此独立的流体，这两股流体沿着螺旋叶片向相反的方向旋转。在静态混合器中，每个螺旋元件迎接物图ＩｓＫ墅静态混合器结构示意图料流的一段，均对物料流进行切割，并迫使被切割后的物料流按照螺旋元件的几何形状在两个扭转的半圆形通道中向前流动在衔接其后的又一个螺旋元件中，被切割过的物料流又进一步被切割。当流体由—个混合元件进入下—个混合元件的同时，由于２ｓＫ静态混合器三维数值模拟湍流流动是一种

3、高度非线性的复杂流动，但是国内外许多学者已经通过数值方法对湍流流动进行模拟，取得了与实际比较吻合的结果酬。利用Ｆ１ｕｅｎｔ软件对ｓＫ静态混合器内的湍流时流动特性进行数值模拟。前面的两股流体受旋转９０。的螺旋叶片的切割作用，从图３中（ａ）图可以看出原来的两股流体就会形成新的两股流体并且每股新的流体都是分别由前面的两股流体的一都份组成。从图３中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）图发现受切割作用形成的两股流体在混合元件的人口处不断地发生移位，由于在两个半圆形通道内流体的流动具有相似性．图４揭示经过过渡处后任意一个半圆形流道的２．１数学模型

4、在ｓＫ型静态混合器内左右螺旋混合原件交替周期分布，经过专家们实验和分析认为左右旋叶片对流体的作用是相同的日。对静态混合苯硝化工艺及装置中含有６对混合元件的ｓＫ型静态混合器进行数值计算。流道的几何模型和坐标系统及网格划分（—个周期为例）如图２所示。中的两股流体的速度中心在不断的接近并且在３垤处连通在一起．形成了一股新的流体速度中心区域从而使形成的流体重新汇台如图３中（ｄ）图。正是由于这种作用，管式反应器内拟混合的流体物料在通过由混合元件构成的特殊通道时，被迫发生切割和扭曲、置换和变形、分散和合并，物料得以在很宽的雷诺数范围

5、内进行流体的馄合，每一个混合元件对流股起着分割和流向导引，产生对流体的分割、剪切、旋转混合等作用，造成流体强２＿２控制方程湍流模型采用标准的＾一ｓ模型求解流动问题时，控制方程包括连续性方程、动量方程、女方程、８方程，用张量表示为Ｍ：烈的、有规则的湍动和频繁的界面更新，产生高效的相问传递，从而大大地强化了混合、宴现快速混合。如图４所示。詈＋丢ｈ）＝ｏ言哆）＋毒ｈ叶）一考＋毒卜考一尸弼ｊ＋墨等＋ｉ考＝吉毒［（∥12＋韵剖＋告蔷［等＋荨卜ｐ害＋厨考＝毒卜＋岛，爿＋譬肼妻（篆＋訇一￡≠式中舻逆，方程组中的各经验常数取值为：Ｗｏ＝

6、０．０９，ｃｌ＝１．“，ｃＦｌ．９２．舻１．Ｏ，口＃１．３２．３方程求解与边界条件边界条件：进口边界条件为速度人口．出口边界条件为压力出口；固壁条件：固壁上满足无滑移条件，压力取为第二类边界条件，即却，ａｎ＝０，湍流壁面条件采用壁面函数边界条件；方程图３左旋流道不同截面的速度云图（ａ）乒ｌ（ｂ）＃９鹏（ｃｋ巧¨（ｄ）拈１ｌ堋（ｃｈ＝北（ｆ）＊＝１３垤（ｈ）乒７ｌ，４（ｉ）羁２１由于在静态混合器中没有任何机械运转部件，只是迫使欲混合的物料流在特殊设计好的通道中流动，并以分流作用方式和径向混合作用方式进行混合．因此在静态混合

7、器中唯一消耗的能量是物料流的一小部分动能，用以克服物料流在静态混合器中所遇到的阻力。也就是说，物料在通过静态混合器时会产生一定的压力降。对于系统压力较高的工艺流程，静态混合器产生的压力降相对较小，对于工艺本身不会构成主要的矛盾。而对系统压力较低的工艺流程则要进行压力降的计算，以适应工艺的要求。求解：流体的流动采用矗呻湍流模型，用ｎｕｅｍ内的ｓｅｇｒｅ醇ｔｅｄ求解器，并采用ｓｉⅡ12ｌｐｌｅ算法耦合压力场。３模拟结果及分析当“＝０．３ｍ／宴时凡是以空管直径来定义的雷诺数Ｒ产５９７ｌ，Ｎｏ．９墅￡：！！盟垫垫堡茎量型堡＝！！

8、！＝在理论计算过程中忽略了：流体在绕管轴旋转同时，存在自身旋转，形成能量损失；仅取一个螺旋元件作为研究对象，然后对长度进行推广，而忽略了实际上两螺旋元件连接时互相错开∞ｏ并且旋向相反从而切割流体和迫使流体改变旋向会形成一定的流体能量损失，即形成阻力降，所以理论计算的数值偏低。在实验测定中存在测量误差，我们实测的压力降