寬粘度域攪拌器在假塑性流體混合中的CFD模擬.pdf

1、攪拌設(shè)備在化工、醫(yī)藥及生物發(fā)酵等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,攪拌物料包括牛頓流體和非牛頓流體。黃原膠作為一種應(yīng)用廣泛的天然生物膠,在其發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵液會(huì)從低粘度牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)楦哒扯燃偎苄粤黧w,這嚴(yán)重影響著黃原膠的質(zhì)量和產(chǎn)量。要解決這一問(wèn)題,需要研究開發(fā)適應(yīng)于寬粘度域的高效攪拌設(shè)備。
　　本研究以黃原膠水溶液為研究體系,用CFD方法對(duì)六種攪拌器的攪拌特性進(jìn)行數(shù)值模擬,包括五種寬粘度域攪拌器:最大葉片式(Maxblend,MB1、MB2和MB3)

2、、泛能式(Fullzone,FZ1和FZ2)和一種工業(yè)常用攪拌器:雙層渦輪槳(Dual Rushton Turbine,DT)。重點(diǎn)研究了攪拌器的流體力學(xué)性能和攪拌混合過(guò)程。
　　對(duì)六種攪拌器的流體力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn):在湍流區(qū),FZ2槳攪拌功耗最大,MB3槳最小;最大葉片式攪拌槳產(chǎn)生雙循環(huán)流型,泛能式攪拌槳會(huì)產(chǎn)生上、中、下三循環(huán)流型,雙層渦輪槳產(chǎn)生平行流型;在湍流區(qū)泛能式的剪切量和泵送準(zhǔn)數(shù)最大,雙層渦輪槳最小。
　　相同單位體

3、積功耗下六種攪拌器的攪拌混合過(guò)程研究表明,以最小值為基準(zhǔn)計(jì)算混合時(shí)間大小,在研究的整個(gè)功耗范圍內(nèi):MB1　　用混合體積曲線分析宏觀混合過(guò)程,研究發(fā)現(xiàn):MB1槳和FZ1槳結(jié)構(gòu)及安裝合理。低轉(zhuǎn)速下,MB2槳和MB3槳存在混合不良區(qū)。FZ2槳下方的葉片面積大,阻礙流動(dòng),低轉(zhuǎn)速下,兩層DT槳之間相互作用小。
　　用混合系數(shù)分析微觀混合過(guò)程,研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)混合系數(shù)>1時(shí),對(duì)流