機械攪拌槽混合數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和進步，機械攪拌槽在工業(yè)的諸多領(lǐng)域得到了廣泛應用，特別是在化工、食品、冶金、造紙、和污水處理等領(lǐng)域，是應用最廣泛的化工設(shè)備之一。機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、促進傳質(zhì)、強化傳熱等操作，具有制作方便、操作簡單、適應性強等優(yōu)點。但目前機械攪拌槽設(shè)計與制作大多依靠于經(jīng)驗，對攪拌槽設(shè)計參數(shù)、攪拌規(guī)律等認識不足，缺乏對攪拌過程的直觀了解，無法保證和滿足不同的工業(yè)要求。隨著計算機流體力學(CFD)相關(guān)軟件

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

3、素4水平正交數(shù)值模擬分析，根據(jù)混合時間、攪拌功率以及單位體積混合能綜合評判攪拌槽混合效果，并對不同攪拌槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)提出合理化建議。對攪拌槽的最優(yōu)參數(shù)組合進行單向耦合靜力學分析，結(jié)果顯示槳葉受到的最大應力遠小于材料的許用應力值，可確保最優(yōu)組合槳葉的正常運轉(zhuǎn)。
　　分別對圓形攪拌槽、方形攪拌槽中的槳葉角度、槳葉離底高度、轉(zhuǎn)速因素進行實驗分析，獲取監(jiān)測點的示蹤劑濃度，并與仿真實驗中同一位置監(jiān)測點的濃度數(shù)據(jù)進行對比。實驗是利用電導率傳感器