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CFD优化管线式高剪切混合器停留时间分布

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资料语言:中文

更新时间:2024-12-10 11:01:36



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内容简介

CFD优化管线式高剪切混合器停留时间分布 ·3110 ·
ee 研究开发
化工进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
2016年第35卷第10期
CFD优化管线式高剪切混合器停留时间分布
张晨,秦宏云,徐钦,张敏卿(天津大学化工学院,天津300072)
摘要:基于计算流体力学(CFD)的方法,采用Flucnt软件,结合大涡模拟(LES)涨动模型和组分物料运输模型(SPE)对中试规格的管线式叶片-网孔型高剪切混合器的停留时问分布(RTD)进行预测,与实验结果相比,其误差在14%以内:说明此方法其有较高的可靠度。基于此方法:研究了定子开孔形式,腔室结构及定转子安装方式对停留时间分布的影响,使其适用于快速反应过程,结果表明:固形、菱形、“S"形以及齿形4种不同开孔形式的定子,圆孔开孔定子效果最优;轴向长度缩短至与出口管径相同,蜗壳形状的腔室外壳,出口管与腔安相切时效果最优;定转子偏心安装能够改善其效果,但功耗增加。经过优化后的反应器具有广泛的应用,特别的是将其用于许多快建化学反应过程时,由于停留时间短、混合效果好,其混合性能明显优于许多传统的反应器。
关键词:高剪切混合器;停留时间分布;计算流体力学;混合;快速反应
中图分类号:TQ051.7
文献标志码:A
DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2016.10.014
文章编号:10006613(2016)10311008
Optimization of residence time distribution of in-line high shear mixerby
CFD
ZHANGChen, QINHongyun,XUQin,ZHANGMinqing
(School of Chemical Engincering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China)
Abstract: In this paper, based on computational fluid dynamics (CFD), the large eddy simulation model (LES) combined with species transport model (SPE) was successfully applied to predict the residence time distribution (RTD) of pilot plant in-line blade-screen high shear mixers (HSM) . The predicted RTDs were validated against experimental data and the relative errors were less than 14%. This method was used to explore the effect of structural parameters like geometry of the holes of stator, structure of chamber and installation method on RTD to apply to fast chemical reaction processes. The results showed that the stator with circular holes was better than that with teeth or rhombus or "s* shaped holes. HSM with a reduced axial length same as the outlet diameter, volute chamber and tangential outlet was the optimal form. The rotor was eccentricly installed to improve its effect with requirement of higher power. The optimized HSM had a wide number of applications especially for the fast chemical reaction processes because of its short residence time and excellent mixingperformance.
Key words: high shear mixer: residence time distribution; CFD: mixing: fast reaction
高剪切混合器(HSM)是一种新型过程强化设备,其利用转子的高速旋转在定转子之间狭窄的剪切缝隙内,产生高剪切力和高的局部能量耗散率["]。因此,使高剪切混合器在乳化、混合、溶解、结晶、
万方数据
收稿日期:2016-03-04:修改稿日期:2016-07-05 基金项目:国家自然科学基金项目(2012CB720305)。
第一作者:张最(1990一)女,硕士研究生,从事高剪切反应器设计 E-mailchenchen9009@163.com,联系人:张数卿,教授,主要从事过程强化、节能减排等研究,E-mailmqzhang@vip.sina.com
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