送1第%11% 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
新型循环射流混合器流特性分析
禹言芳12，吴剑华，孟辉波
(1.天津大学化工学院，天津30072：2.沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳110142)
Vol.11 No.1 Feb.2011
摘要：采用FluentSSTk-o需流模型，分别对新型循环射流混合器受限区域内喷嘴射流自相似性和挡板长度对射流轴线衰减规律进行了数值研究.对自由漏动圆射流在不同轴向距离下数值模拟所得无量纲速度衰减曲线与理论曲线吻合较好，通过三维端流流场分析对混合器内流体流动进行分区，并利用涡量分布分析混合器内的流体循环流动情况结果表明，在z/H=0.25时，平均涡量达最大值(a)mx=11.22.相平面角度&<20°时，（a)为正，其余为负，特别是6=16° 时，（c)mx=27.22；&,=20°时，《c)min=-100.66.由剪切速率分布得出较大的剪切速率分布于尾涡的位置。最后给出了强化混合效果应考患的因素，
关键调：循环射流：自相似性：涡量：剪切速率
中图分类号：TQ051.7 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)01-0001-08
征、速度分布和扩展率等进行了实验研究.对于管道多孔射流的研究多集中于环境工程中物质的扩散问题[14]
射流流体混合作为流程性材料生产中典型的单元操作，具有能耗低、环境污染少等优点[12，在食品、化工、医药等行业中得到了日益广泛的应用．化学工艺过程的各种化学变化都是以参加反应的物质充分混合为前提的，对于加热、冷却和液体萃取及气体吸收等物理变化过程也往往采用混合操作才能得到好的效果(1-3) 然而，混合器内质量传递和浓度分布的均匀性很大程度上依赖于混合器内流体的瑞流特性和流型转化，由于射流灌合器内部结构的多样性，流体在卷吸作用下形成强制对流，结合流体的分子扩散和端流扩散，影多尺度微团及滋涡的漏动分布.因此，通过瑞流特性分布研究实际混合器内的滞流流动及流型分布，检验混合器是否满足流体流动和传质要求，对制定和改进设备的结构型式具有良好的作用
到目前为止，对单喷嘴射流及撞击流的应用基础研究取得了一定成效.文献[4-8]研究了单喷嘴直径、入射位置、仰角、侧向角及射流速度等对混合时间的影响；伍沉例对浸没循环撞击流混合器内液体连续相撞击流的微观混合、压力波动及撞击流技术制取纳米材料等作过深入的研究：张建伟等[10]检测了反应器撞击区压力波动信号奇异性并判断了反应器内部流型的转变和撞击区的基本范围：Sun等(")利用压力波动信号的波动均方差表征混合器内压力波动强度的空间分布；孙志刚等[12,13] 对2个不对称喷嘴形成的对置撞击流在大喷嘴间距下的轴线速度分布和驻点偏移规律、径向射流的端流脉动特
和利用多孔射流的紊动特性消除管道出口处剩余能量的研究[15,16]，此外，国内某大型化工公司针对原有8万 t/aPVC装置中浆料罐与搅拌器之间的机械密封泄漏频紫、检修紫项、费工费、大幅增加生产成本等现象和问题，依靠沈阳化工大学技术支持将原有底伸式机械规择 PVC浆料改成液力视拌结构，经过一年满负衙生产，使检修费用降低了20万元/年以上，且浆料槽内PVC浆料混合更均匀
本工作将无泄漏射流混合器中液体提升管结构进行改进，然而对新型循环射流混合器内的流体动力学研究仅限于挡板长度对速度概率密度分布的影响118]、流模型对流型的影响(19]及挡板结构对滞流耗能的影响[20] 迄今为止，未能对混合器内部激涡结构和强度进行定量分析评价实验测量整个流场的流动有一定难度和较高费用，而数值模拟技术则能弥补物理模型测试手段的不足，得到详细的流场水力特性147，本工作基于SSTk-@ 瑞流模型，首先分析受限射流的自相似性和轴线速度的衰减规律，然后分析不同相平面内时均速度分布特性，对混合器内流体流动进行分区，最后利用涡量和剪切速
率研究新型循环射流混合器内的流体运移机理。 2新型循环射流混合器工程背景
新型循环射流混合器与底部搅拌设备相比不但运行平稳，且可消除金属疲劳交变应力和浆料罐与其搅拌器之间的密封泄漏问题.新型循环射流混合器由圆柱形
收稿日期：2010-1228，修图日期：2011-01-26
基金项目：中央支持地方高校发展专项基金资助项目(编号：2050205)：辽宁省高等学校重点实验审科研计划基金资助项目(编号：LS2010124) 作者简介：禹言芳(1979-)，女，安激省难溪县人，博士研究生，讲师，化工过程机械专业，E-mail:taroyy163.com；孟辉波，通讯联系人，
E-mail: mhb_vip@163.com 万方数据