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几种单层桨搅拌槽内宏观混合特性的比较 预览
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作者 李挺 贾卓泰 +2 位作者 张庆华 杨超 毛在砂 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期32-38,共7页
为了丰富对向心桨的混合特性的认识,比较了向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨的单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,考察了搅拌转速、桨叶离底高度对搅拌槽混合时间和功率特性的影响。结果表明,四种桨的宏观混合时间均随着搅拌转速的增加... 为了丰富对向心桨的混合特性的认识,比较了向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨的单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,考察了搅拌转速、桨叶离底高度对搅拌槽混合时间和功率特性的影响。结果表明,四种桨的宏观混合时间均随着搅拌转速的增加而减少,搅拌功率均随转速的增加逐渐增大。当转速相同时,四种桨型中Rushton桨的功率消耗最大,三斜叶桨功率消耗最小,向心桨的功率消耗仅仅比三斜叶桨高。桨叶离底高度的变化对四种桨型的混合时间和功率的影响不尽相同。混合效率的影响因素大小顺序为:搅拌转速>桨型>桨叶离底高度。在考察的四种桨型中,向心桨的混合效率最高。研究成果可为向心桨等新型搅拌桨的工业应用积累实验数据,为其优化设计和放大提供理论依据。 展开更多
关键词 搅拌容器 向心桨 混合 功率 混合效率 优化设计
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Simulation of drop breakage in liquid–liquid system by coupling of CFD and PBM: Comparison of breakage kernels and effects of agitator configurations
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作者 Rui Xie Jun Li +2 位作者 Yang Jin Da Zou Ming Chen 《中国化学工程学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第5期1001-1014,共14页
This work focuses on drop breakage for liquid-liquid system with an adoption of numerical simulation by using computational fluid dynamics and population balance model (PBM) coupled with two-fluid model (TFM). Two dif... This work focuses on drop breakage for liquid-liquid system with an adoption of numerical simulation by using computational fluid dynamics and population balance model (PBM) coupled with two-fluid model (TFM). Two different breakage kernels based on identical breakage mechanism but different descriptions of breaking time are take n into account in this work. Eight cases corresp on ding to distinct configurations of agitator are carried out to validate numerical predictions, namely agitators with different porosity and hole diameters, respectively implemented in Cases 1 to 5 and Cases 6 to 8. The results are compared with experimental data for testing the applicability of both kernels. Simulations are implemented, in this work, with an approach of class method for the solution of population balance model by the special-purpose computational fluid dynamics solver Fluent 16.1 based on finite volume method, and the grids used for meshing the solution domain are accomplished in a commercial software Gambit 2.4.6. The effects of configurations of agitator corresponding to different parameters mentioned above on final Sauter mean diameter are equally concentrated in this work. Analysis of both kernels and comparisons with experimental results reveal that, the second kernel has more decent agreement with experiments, and the results of investigations on effects of agitator configurations show that the in fluences of these parameters on Sauter mean diameter are marginal, but appropriate porosity and hole diameter are actually able to decrease Sauter mean diameter. These outcomes allow us to draw general conclusions and help investigate performances of liquid-liquid system. 展开更多
关键词 Stirred vessel LIQUID-LIQUID system Computational fluid dynamics Population balance model BREAKAGE kernel AGITATOR configuration
偏心轴搅拌槽内的层流流场特性
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作者 李美婷 李威 +1 位作者 李晓光 杨锋苓 《山东大学学报:工学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期93-98,107共7页
针对搅拌槽内处理层流状态下高黏度流体时混合效率偏低的现象,提出一种偏心轴(轴结构为曲轴)搅拌方式。首先以纯度为99%的甘油为介质,传统的二叶平桨为研究对象,对直径0.3 m的搅拌槽内的层流流场进行数值研究。中心搅拌时速度模拟结果... 针对搅拌槽内处理层流状态下高黏度流体时混合效率偏低的现象,提出一种偏心轴(轴结构为曲轴)搅拌方式。首先以纯度为99%的甘油为介质,传统的二叶平桨为研究对象,对直径0.3 m的搅拌槽内的层流流场进行数值研究。中心搅拌时速度模拟结果与试验结果对比,验证了所建模型及模拟方法的可靠性。研究发现,与中心搅拌相比,偏心搅拌和偏心轴搅拌所产生的流场结构是非对称的;相同转速下,偏心轴搅拌相比中心搅拌时流体的槽内整体的体积加权平均速度增大了约68%,功率准数比中心搅拌增加了约15.3%;偏心轴搅拌对槽内速度的提升,扩大了流体扰动范围,对提高槽内流体混合效率具有一定的优势。 展开更多
关键词 搅拌槽 偏心轴搅拌 计算流体力学 层流 功率消耗
搅拌器水下转轮安装高度优化数值模拟 预览
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作者 魏文礼 娄威立 +1 位作者 张泽伟 刘玉玲 《水资源与水工程学报》 CSCD 2018年第1期122-127,共6页
采用FLUENT6.3软件对搅拌器内的气液流动进行了数值模拟。自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)方法,利用RNG k-ε紊流模型使气液两相流时均方程组封闭,速度与压力的耦合方程组利用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressur... 采用FLUENT6.3软件对搅拌器内的气液流动进行了数值模拟。自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)方法,利用RNG k-ε紊流模型使气液两相流时均方程组封闭,速度与压力的耦合方程组利用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法结合多参考系法求解,对单层涡轮在不同安装高度时搅拌槽内的流场结构、含气率分布、混合时间及功率准数进行了研究。模拟结果表明:在通气量和转速一定的情况下,转轮安装高度在中间位置时搅拌槽内含气率最高,混合时间最小,槽内液体的平均速度最大,更有利于搅拌槽内气液两相之间的混掺,随着安装高度的增加搅拌槽所消耗的功率准数减小。 展开更多
关键词 搅拌槽 转轮 安装高度 数值模拟 含气率 速度 混合时间 功率准数
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搅拌容器中溶液波美度测定方法 预览
5
作者 张罡 董朝领 张权 《化工装备技术》 CAS 2018年第5期31-33,共3页
搅拌容器设备中溶液波美度测定是常见的化工操作。根据能量平衡及波美度与密度换算关系,建立了波美度测定技术的数学模型,研究确定了电流法测定搅拌容器中溶液波美度的原理及方法。该方法理论依据可靠,能快速连续地测定搅拌容器中溶液... 搅拌容器设备中溶液波美度测定是常见的化工操作。根据能量平衡及波美度与密度换算关系,建立了波美度测定技术的数学模型,研究确定了电流法测定搅拌容器中溶液波美度的原理及方法。该方法理论依据可靠,能快速连续地测定搅拌容器中溶液波美度。 展开更多
关键词 波美度 搅拌容器 在线检测 数字模型
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喷吹搅拌系统中气液动力学行为的混沌识别 预览
6
作者 高勤 肖清泰 +4 位作者 朱秀乐 王仕博 徐建新 杨凤藻 王华 《化学工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期47-52,共6页
以底吹熔池熔炼过程为研究对象搭建水模型实验平台,捕获气体喷吹系统内气泡流型的彩色图像,对彩色图像进行灰度化,去噪及二值化操作后得到贝蒂数,以贝蒂数来表征气液二相混沌效果,引入0-1测试法并通过数值模拟验证该方法的有效性。运用... 以底吹熔池熔炼过程为研究对象搭建水模型实验平台,捕获气体喷吹系统内气泡流型的彩色图像,对彩色图像进行灰度化,去噪及二值化操作后得到贝蒂数,以贝蒂数来表征气液二相混沌效果,引入0-1测试法并通过数值模拟验证该方法的有效性。运用回归方法和关联方法的0-1测试法检测贝蒂数时间序列的混沌特性,考察了喷枪倾角及数目对本系统混沌特性的影响。研究结果表明:模拟数据验证了0-1测试法在区分系统混沌特性方面的有效性;6组工况均表现出混沌特性;对每组工况的贝蒂数时间序列分别基于回归方法和关联方法进行了0-1测试,显示关联方法较回归方法更为显著,且渐近增长率Kc中值在一定程度上反应了各工况的混沌强弱程度。此研究为强化流体混沌混合提供了直观简便的测试方法。 展开更多
关键词 成像 搅拌容器 气液两相流 混沌 0-1测试法
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Assessment ofk-ε models using tetrahedral grids to describe the turbulent flow field of a PBT impeller and validation through the PIV technique
7
作者 Victor X. Mendoza-Escamilla Alejandro Alonzo-Garcia +3 位作者 Helvio R. Mollinedo Israel Gonzalez-Neria J. Antonio Yanez-Varela Sergio A. Martinez-Delgadillo 《中国化学工程学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期942-956,共15页
在骚乱建模, RNG 和可实现的模型与标准相比在狂暴的生产和驱散条款有重要改进。适当骚乱模型的选择影响集中和答案在 STR,和他们在混合被使用,多相的建模或作为作为 DES 和 LES 开始短暂模型的答案。尽管有有搭的片汽轮机(PBT ) 的... 在骚乱建模, RNG 和可实现的模型与标准相比在狂暴的生产和驱散条款有重要改进。适当骚乱模型的选择影响集中和答案在 STR,和他们在混合被使用,多相的建模或作为作为 DES 和 LES 开始短暂模型的答案。尽管有有搭的片汽轮机(PBT ) 的几研究 impeller,他们中的大多数所有 k- 模型把标准模型用作代表性用由房间的低数字组成的结构化的具有六面的格子,并且在在轴的对称假设下面的一些情况中。因此,在这工作对描述这 impeller 的狂暴的流动领域的标准, RNG 和可实现的模型的评价,使用多重引用框架(MRF ) 和滑动网孔(SM ) 在稠密的格子与有四面的域来临,被介绍。这种房间元素是特别合适的复制复杂几何学。流动速度和狂暴的参数被 PIV 和转矩大小试验性地验证。三个模型能够相当预言抽的数字,力量数字基于转矩,和速度。尽管 RNG 改进了狂暴的动能和驱散率的预言,可实现的模型为两条途径介绍了更好的性能。所有模型在房间的数字上在它的价值的全部的驱散率,和依赖的预言失败了因为 MRF 被发现。 展开更多
关键词 流动速度 PIV 格子 评价 模特儿 PBT 标准模型 技术
基于图像分析的底吹搅拌反应器混合特性 预览
8
作者 肖清泰 王仕博 +3 位作者 李鹏 高勤 徐建新 王华 《化工进展》 CSCD 北大核心 2017年第9期3195-3202,共8页
以富氧底吹熔池熔炼过程为研究对象,基于气泡扰动形成流场图像测算灰度级强度,测算与比较底吹搅拌反应器内的局部混合特性。参照某企业底吹炼铜炉实际尺寸,搭建气体喷吹水模型试验平台;利用高速摄像机拍摄不同设计参数下的试验过程... 以富氧底吹熔池熔炼过程为研究对象,基于气泡扰动形成流场图像测算灰度级强度,测算与比较底吹搅拌反应器内的局部混合特性。参照某企业底吹炼铜炉实际尺寸,搭建气体喷吹水模型试验平台;利用高速摄像机拍摄不同设计参数下的试验过程,捕获并存储水模型中喷口上方流场的彩色图像;截取未受装置干扰的研究区域,测算其绿色成分的灰度级强度均值与标准差。研究发现:气泡扰动流场RGB图像的绿色成分在本试验条件下对于真实图像气泡轮廓特征提取更为准确;绿色成分图像的水平剖线针对单排喷口与双排喷口分别呈现单峰与双峰,验证了以灰度级强度表征混合特性的准确性;测算研究区域的灰度级强度均值时间序列和标准差时间序列,最终发现:在熔池动态平衡阶段,大部分时间序列在统计学意义上服从正态分布。本研究为推进图像分析技术在底吹搅拌反应器流动与混合特性研究方面提供了参考依据。 展开更多
关键词 气液两相流 分布 搅拌容器 混合 成像
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搅拌固液悬浮研究进展 预览 被引量:1
9
作者 杨锋苓 周慎杰 《化工学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期2233-2248,共16页
固液悬浮是典型的单元操作,对其进行研究具有重要意义。回顾了60年来搅拌容器内固液悬浮的研究历程,介绍了常见的搅拌悬浮设备结构,对比分析了有挡板和无挡板时的临界悬浮转速,阐述了固液悬浮的各种实验测试及数值模拟方法,论述了... 固液悬浮是典型的单元操作,对其进行研究具有重要意义。回顾了60年来搅拌容器内固液悬浮的研究历程,介绍了常见的搅拌悬浮设备结构,对比分析了有挡板和无挡板时的临界悬浮转速,阐述了固液悬浮的各种实验测试及数值模拟方法,论述了自由液面变形对搅拌固液悬浮的影响及研究现状,并展望了未来在数值研究方面的发展方向。 展开更多
关键词 搅拌容器 固液悬浮 多相流 自由液面 计算流体动力学
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双层刚柔组合搅拌桨调控流体宏观不稳定性行为 预览 被引量:1
10
作者 朱俊 刘作华 +2 位作者 郑雄攀 陈超 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期896-904,共9页
流体宏观不稳定性是搅拌槽内流体流动存在大尺度低频非稳态准周期现象,可以影响流体的能量﹑质量的传递行为。为揭示在双层组合桨作用下搅拌槽内流体的非稳态流动规律,实验采用频谱分析和流场可视化技术研究双层组合桨搅拌槽内自来水... 流体宏观不稳定性是搅拌槽内流体流动存在大尺度低频非稳态准周期现象,可以影响流体的能量﹑质量的传递行为。为揭示在双层组合桨作用下搅拌槽内流体的非稳态流动规律,实验采用频谱分析和流场可视化技术研究双层组合桨搅拌槽内自来水体系的宏观不稳定性,对比分析了双层刚性桨和双层组合桨对流体混合的影响。结果表明:直径为 T 的搅拌槽内流体宏观不稳定频率与转速呈线性增大趋势,在转速为180 r·min^-1时离底距离0.25T刚柔组合桨体系的宏观不稳定性频率消失,出现谱带现象,流场呈现多尺度结构特征,而离底距离为0.33T和0.5T的刚柔组合桨体系的宏观不稳定性频率分别为0.5096 Hz和0.3459 Hz。双层组合桨体系分别使流体的混合时间缩短了22.5%和35%左右,减小离底距离,可使流场的规则区减小。双层刚柔组合桨调控流体宏观不稳定性,强化流体的能量传递行为,从而缩短混合时间,提高了流体的混合效率。 展开更多
关键词 混合 搅拌容器 传递 宏观不稳定性 流场可视化 双层刚柔组合桨
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市政污泥化学调理装置CFD模拟 预览 被引量:3
11
作者 许琪 邓超 +10 位作者 时亚飞 徐新宇 虞文波 郦超 陈烨 梁莎 胡敬平 何姝 王荣 杨昌柱 杨家宽 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期4145-4154,共10页
市政污泥机械脱水前多采用化学调理,调理装置搅拌过程中的流场分布直接影响调理效果。采用多重参考系-流体体积模型对实验室污泥调理罐(内径为40 cm)的流场特性进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟研究,验证了... 市政污泥机械脱水前多采用化学调理,调理装置搅拌过程中的流场分布直接影响调理效果。采用多重参考系-流体体积模型对实验室污泥调理罐(内径为40 cm)的流场特性进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟研究,验证了实验室调理罐模型气液两相分布情况。实验室调理罐的模拟结果表明:单层直桨叶调理罐的搅拌桨直径与调理罐内径比优化值为1:1.75,挡流板宽度与调理罐内径比优化值为1:20,可有效消除流体旋涡,增强湍动作用。在此基础上,对中试调理罐(内径为110 cm)的流场特性进行模拟并与实际测量值校验。该研究采用的多重参考系-流体体积模型可为同类污泥调理罐设计与优化提供参考。 展开更多
关键词 化学调理 气液两相流 计算流体力学 多重参考系方法 流体体积模型 搅拌容器
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穿流-柔性组合桨强化搅拌槽中流体混沌混合特性 预览 被引量:1
12
作者 刘仁龙 李爽 +2 位作者 刘作华 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期4736-4742,共7页
刚性搅拌桨在搅拌混合过程中得到广泛的应用,在搅拌容器内容易形成两种不同的混合区域:混沌混合区和混合隔离区。强化流体混合的有效途径是合理设计搅拌桨,从而调控流体混沌混合行为。实验运用Labview和Matlab软件采集和处理流体内部... 刚性搅拌桨在搅拌混合过程中得到广泛的应用,在搅拌容器内容易形成两种不同的混合区域:混沌混合区和混合隔离区。强化流体混合的有效途径是合理设计搅拌桨,从而调控流体混沌混合行为。实验运用Labview和Matlab软件采集和处理流体内部压力脉动信号,并获取流体混沌特性参数Kolmogorov熵,对穿流-柔性组合桨体系的Kolmogorov熵随转速的变化规律进行了研究。结果表明,相比传统刚性桨,穿流桨对Kolmogorov熵影响不大。穿流-柔性组合桨通过穿流孔与柔性部分的共同作用调控流场结构,使流体混沌混合的效果最好,在转速为180 r·min-1时流体的混沌混合达到最佳状态,穿流-柔性组合桨体系的Kolmogorov熵为0.285,而传统刚性桨体系的Kolmogorov熵只为0.125;穿流-柔性组合桨体系的混合时间明显低于传统刚性桨体系,当转速为120 r·min-1时穿流-柔性组合桨体系的混合时间比传统刚性桨体系缩短了17%。 展开更多
关键词 搅拌容器 混沌 混合 穿流-柔性组合桨 Kolmogorov熵 混合时间
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湿法提钒浸出段搅拌反应器结构的优化 预览 被引量:3
13
作者 刘作华 周政霖 +4 位作者 朱俊 刘仁龙 陶长元 王运东 彭毅 《化工进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1241-1245,1253共6页
清洁提钒工艺中,熟料的湿法浸出是重要的操作单元。浸出搅拌反应器的合理设计与优化,可缩短浸矿时间以及提高浸矿效率。本文通过改变搅拌桨桨叶间的层间距、搅拌桨的安装层数以及安装导流筒等方法,对攀钢集团公司的浸出搅拌反应器进行... 清洁提钒工艺中,熟料的湿法浸出是重要的操作单元。浸出搅拌反应器的合理设计与优化,可缩短浸矿时间以及提高浸矿效率。本文通过改变搅拌桨桨叶间的层间距、搅拌桨的安装层数以及安装导流筒等方法,对攀钢集团公司的浸出搅拌反应器进行优化和改进;并结合计算流体动力学(CFD)Fluent商业软件,分别模拟了原浸出搅拌反应器和改进后浸出搅拌反应器的宏观流场结构。结果表明:在层间距C2为1100mm的原双层搅拌桨浸出搅拌反应器内,流体轴向速度较小,"死区"现象较严重;与原反应器相比,调整双层搅拌桨桨叶之间的层间距C2为1800mm以及安装3层搅拌桨或导流筒,都可加强反应器内流体的轴向流动,减小"死区"范围,进而改善流场结构的均匀分布,有助于强化流体混合。 展开更多
关键词 搅拌槽 优化 计算流体动力学 流动 混合
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“波纹”内壁搅拌槽内的湍流流动特性 预览 被引量:2
14
作者 张翠勋 杨锋苓 连继咏 《化工进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期941-946,共6页
设计了一种"波纹"内壁搅拌槽,通过在内壁上安装一定数量的半圆管,以增强搅拌效果,并采用计算流体动力学方法对其内部流动特性进行了分析。通过与文献中的实验及模拟结果的比较,验证了所建数值模型及模拟方法的可靠性,随后对不同半圆... 设计了一种"波纹"内壁搅拌槽,通过在内壁上安装一定数量的半圆管,以增强搅拌效果,并采用计算流体动力学方法对其内部流动特性进行了分析。通过与文献中的实验及模拟结果的比较,验证了所建数值模型及模拟方法的可靠性,随后对不同半圆管尺寸(半径)、数量和安装位置时搅拌槽内的流场结构和功率消耗进行了研究。结果表明,与标准搅拌槽相比,"波纹"内壁结构尽管不会明显增强流体的湍流程度,但能提高流体速度分布的均匀程度,而且功率消耗没有明显变化;当在搅拌槽内壁上均匀安装4根半径为搅拌槽直径1/20的半圆管时,能显著减少挡板后方及槽顶部流体的低速区。该结果为"波纹"内壁搅拌槽在过程工业中的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 搅拌槽 湍流 流场 数值模拟 优化
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CFD Prediction of the Turbulent Flow Generated in Stirred Square Tank by a Rushton Turbine 预览
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作者 W. Chtourou M. Ammar +1 位作者 Z. Driss M. S. Abid 《能源与动力工程(英文)》 2014年第5期95-110,共16页
The Computational Fluid Dynamics (CFD) have been used in the analysis and design of agitated vessel. Most of the researches done in this area are limited to the baffled or unbaffled stirred tank. In this paper, we hav... The Computational Fluid Dynamics (CFD) have been used in the analysis and design of agitated vessel. Most of the researches done in this area are limited to the baffled or unbaffled stirred tank. In this paper, we have been interested in studying of the new design. Particularly, the flow and turbulence fields in square vessel stirred by a standard Rushton turbine have been simulated by means of CFD techniques. The Navier-Stokes equations governing the phenomenon of transfer of momentum are solved by a discretization method for finite volume. The MRF approaches can be used in simulation of the steady state problem. The numerical results from the application of CFD code Fluent with the stationary approach Multi Reference Frame (MRF) are presented in the planes containing the blade. The validation of CFD results with experimental measurements showed a good agreement. 展开更多
关键词 CFD Mixing TURBULENT RUSHTON TURBINE Stirred VESSEL
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刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合 预览 被引量:17
16
作者 刘作华 陈超 +2 位作者 刘仁龙 陶长元 王运东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期61-70,共10页
搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。柔性体与刚性体组合,可设计出具... 搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域:混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率、降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚柔组合搅拌桨,可强化流体混沌混合行为。结合Matlab软件,实验研究了双层桨搅拌槽内自来水体系的最大Lyapunov指数(LLE)S11多尺度熵(MSE)的变化规律,对比分析了刚性桨和刚柔组合桨两种桨叶对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨强化流体的运动特性,使更多流体进入混沌混合状态。在转速为210r·min^-1时,流体的混沌混合达到最佳状态,刚性桨体系的LLE为0.041,而刚柔组合桨体系的LLE为0.048;刚柔组合桨可有效耗散能量,使整个槽体的能量分布均匀,刚柔组合桨在150r·min^-1时的多尺度熵率与刚性桨在210r·min^-1时基本相近:刚柔组合桨体系的混合时间均低于刚性桨体系,在转速为120r·min^-1时,刚柔组合桨使流体的混合时间缩短了26%左右。刚柔组合桨可改变流场结构和能量耗散方式,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。 展开更多
关键词 混合 搅拌槽 传递 混沌 最大LYAPUNOV指数 多尺度熵 刚柔组合桨
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刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合 预览 被引量:11
17
作者 刘作华 孙瑞祥 +2 位作者 王运东 陶长元 刘仁龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3340-3349,共10页
合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚一柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚.柔组合桨对流场结构... 合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚一柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚.柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚一柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚.柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚一柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚一柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。 展开更多
关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚一柔组合搅拌桨 分形维数 CFD模拟 吸引子
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顶吹气泡在两相间运动的形变过程对熔池搅拌效果的影响 预览 被引量:7
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作者 杨濮亦 王冲 +5 位作者 王仕博 朱道飞 王华 刘泛函 熊靓 黄梅 《化工进展》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期617-622,共6页
针对云铜艾萨熔炼体系中贫化电炉柴油喷枪混合氮气顶吹熔池搅拌的优化,开展了两相分层液体浸入式气体顶吹的实验研究。实验结果显示:当顶吹喷枪插入熔渣层深度为熔渣层厚度2/3时即插入冰铜层深度大于冰铜层厚度的1/2时,气泡在二者中... 针对云铜艾萨熔炼体系中贫化电炉柴油喷枪混合氮气顶吹熔池搅拌的优化,开展了两相分层液体浸入式气体顶吹的实验研究。实验结果显示:当顶吹喷枪插入熔渣层深度为熔渣层厚度2/3时即插入冰铜层深度大于冰铜层厚度的1/2时,气泡在二者中的运动符合传统的气泡在单一黏性液体中运动的规律;当气泡生成于渣层和冰铜层的分界面及冰铜层中时,在黏滞力的作用下气泡上升运动会将冰铜带入到渣层中;当喷枪口位于冰铜层后,气泡穿越两层流体的分界面后会形变成气泡刚刚产生时的球形,且冰铜被气泡带入到熔渣中的量同气泡在分界面之前的形变量成正比。 展开更多
关键词 贫化电炉 多相流 传质 气泡 黏度 搅拌容器
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刚柔组合搅拌桨与刚性桨调控流场结构的对比 预览 被引量:9
19
作者 刘作华 曾启琴 +3 位作者 杨鲜艳 刘仁龙 王运东 陶长元 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期2078-2084,共7页
高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的... 高黏度流体处于层流状态时,普遍存在的混合隔离区,降低了流体的混合效率。减小或消除隔离区,是实现流体高效混合的基本途径。采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对刚性六直叶涡轮桨(刚性桨)和刚柔组合六直叶涡轮桨(组合桨)的流场结构进行研究,对比分析了两种桨叶在相同功耗(3 kW·m-3)时的轴向、径向和切向的速度矢量图、速度云图以及速度分布散点图。结果表明,刚性桨的能量集中在桨叶尖端部分,远离桨叶区域的流体速度很小甚至为0 m·s-1;而组合桨可将能量从桨叶尖端扩散至全槽,使槽内流体均具有一定的流速,提高了混合效率,且显色实验与数值模拟结果一致,组合桨体系的混合隔离区在短时间内就可消除,混合良好,而刚性桨体系的混合隔离区始终存在,混合效果不佳。 展开更多
关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚柔组合桨 数值模拟
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轻密度颗粒在搅拌槽内悬浮特性的数值模拟 预览 被引量:4
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作者 李良超 杨军 徐斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第16期42-49,共8页
轻密度颗粒在搅拌槽内的悬浮特性是其在工业应用中非常关键的问题。该文采用多重参考系(multiple reference frame,MRF)法和以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型,对轻密度颗粒在双层圆盘涡轮桨搅拌槽内的悬浮特性进行数值模拟... 轻密度颗粒在搅拌槽内的悬浮特性是其在工业应用中非常关键的问题。该文采用多重参考系(multiple reference frame,MRF)法和以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型,对轻密度颗粒在双层圆盘涡轮桨搅拌槽内的悬浮特性进行数值模拟,得到了槽内的宏观流动场和固含率分布等,采用文献试验数据对模拟结果进行了验证。结果表明:总体上轻密度颗粒固含率分布沿轴向高度增大而增大,并存在分区现象,在液面中心处颗粒浓度最高,颗粒易在此处堆积,而在槽底中心处则固含率最低。在循环涡涡心和桨叶后部,颗粒浓度相对较高。轻密度颗粒的加入使搅拌槽内液相速度略有降低。搅拌转速增加或颗粒粒径减小有利于颗粒的均匀悬浮,颗粒含量的变化对固液悬浮的均匀性影响不大。该研究可为轻密度颗粒悬浮搅拌反应釜设计、优化和放大等提供参考。 展开更多
关键词 数值分析 液体 固体 悬浮 搅拌槽 轻密度颗粒 两相流
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