基于FLUENT的SK型靜態混合器的數值模擬

石大留戀

所謂姜態混合器是指管道中無轉動部件, 而是
以靜止元件改變流體在管內的流動狀態, 使其達到工
藝要求的設備。國外至今己有50余種形式、數萬臺這
類設備應用于各生產領域。國內生產的SV 型、SX
型、SL型、SH 型及SK型系列靜態混合器, 迄今已有近
萬臺(套)在企業中應用。
1 SK 型靜態混合器
SK 型靜態混合器內部結構由扭成180蓜葉片單
元體錯開90鋜列而成, 適用于化工、石油、制藥、食
品、精細化工、塑料、環保、合成纖維、礦冶等部門的混
合、反應、吸收、萃取、配色、注塑、傳熱過程。對較小
流量并伴有雜質或黏度 103Pa s的高黏性介質尤
為適用。最高分散程度 10淜, 液 液、液 固相不
均勻度系數 5% , 其結構示意簡圖如圖1所示。流體
在自身動能的作用下進入交錯排列螺旋元件的管道,
在流動中流體被迫產生切割、扭曲、分離和混合, 在這
里分流作用方式和徑向混合作用方式同時進行[ 2] 。
11 分流作用
流體流經一個扭旋葉片時, 被葉片分割成兩部
分, 從葉片的兩側流入。當流經下一個葉片時, 再一
圖1 SK型靜態混合器結構示意簡圖
次被切割。顯然,
流體流經n 個扭旋
葉片, 被切割n 次,
切割的層數S =
2n
, n 為螺旋元件
的個數, 圖2 簡單
顯示混合器內物料被切割的情況。
圖2 混合器內物料被切割圖
12 徑向混合作用方
式
流體在靜態混合管
壁向前移動的同時, 被
迫沿扭旋葉片產生旋轉
運動, 其旋轉軸心為管
中心。除此之外, 流體
還有一種自身旋轉運動, 即繞半圓形截面的水力學中
心作環形旋轉。而且專家們研究發現, 流體的這種自
旋轉方向正好同扭轉方向相反。正是這種自旋轉, 使
管內任一處的流體在向前移動的同時, 不斷沿該處的
半徑方向向管壁移動, 實現徑向混合。由于相連的葉
片之間錯開90夾角, 且扭旋方向發生改變, 使流體在
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制造工藝/工藝裝備現代制造工程2006年第3期
流入下個螺旋葉片時被迫發生翻動, 湍動程度增加,
加強了混合管的徑向混合作用。圖3所示為流體在管
內自旋轉示意圖。
圖3 流體在管內自旋轉示意圖
2 課題背景
本文研究的SK 型靜態混合器是用于某大型化纖
廠設備的國產化改造, 需要混合的流體為非牛頓流體
PET (聚酯) , 其原先使用的是國外生產的K enics型混
合器, 國產的SK 型靜態混合器與K enics混合器的作
用單元相仿, 現改用國產的SK 型靜態混合器, 混合器
管子按工藝采用DN 125, 混合器與其相配。本文分別
比較了三種不同扭轉角度葉片的混合效果

風之無形

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