桨叶高度对搅拌槽内流动场的影响_毕业设计(论文)

1前言建材产品的生产,从原料、燃料到半成品都需要进行破碎和粉磨,其目的是使物料的表面积增加,以提高物理作用的效果及化学反应的速度,如促进均匀混合,提高物料的流动性,便于贮存和运输,提高产量等。

水泥熟料和石膏一起磨碎成最终产品,其磨碎的粒度越细,表面积越大,则水泥的标号就越高。

改善和提高产品的质量和数量,减少动力消耗,降低生产成本,对达到优质、高产、低消耗具有重要意义。

机械冲击粉碎是建材行业材料破碎的主要手段，其设备效率是重要的技术和经济指标。

目前在搅拌机的设计研究中，主要集中在耐磨材料和常规设计的改进。

在水泥行业、选矿电力等工业领域中广泛使用粉磨机械，但各类粉磨机械都有生产效率低，能耗高的缺点。

当前的发展趋势是“以破代磨”，借助加强粉磨机前的粉碎，降低入料粒度，可大幅度提高粉磨机产量，降低综合能耗。

本课题是结合市场上所使用的各类型号的搅拌机及由厂家在使用过程中所反馈的信息,分析其问题的来源,并相互比较综合各类搅拌机的优点,经师生讨论而确定的。

设计要求:a、最大进料粒度：<150mm；b、出料粒度：<10mm；c、生产能力：25-30t/h。

使用范围：桨叶式搅拌机既可以用于生料的破碎,又可以用于熟料的破碎。

它适用于粉碎水泥熟料、粒状高炉矿渣、石灰石、砂岩、页岩、煤矸石、煤块、铝块石、金矿石、钼矿石等多种物料。

它广泛应用于：建材、化工、冶金、电力、煤炭、矿山等工业部门。

技术要求：机械设计应保证其功能良好、使用可靠、维护方便；零件结构设计要选择合理的毛坯型式和材料，并尽可能的采用标准件和通用件，并具有良好的工艺性。

设计方法：采用二维CAD绘制图纸和在UG平台上创建三维模型相结合的方法，更加直观地将所要设计的结构表达出来。

本课题着重解决如何将反击式搅拌机和锤式搅拌机的优点结合、锤头磨损问题和机体平衡问题、搅拌机在工作过程中的粉尘泄露问题及搅拌机的各工作参数的优化确定方法等。

本设计具有很强的实用价值。

第 16 卷第 6 期 2002 年 12 月高 校 化 学 工 程 学 报 Journal of Chemical Engineering of Chinese UniversitiesNo.6 Vol.16 Dec. 2002文章编号： 1003-9015(2002)06-0609-05不同桨型的搅拌槽中非稳态温度场分布的研究王志锋, 黄雄斌, 施力田 (北京化工大学化学工程学院，北京 100029)摘 要：在搅拌槽中，由于搅拌桨型式的不同，会导致流体温度分布的不同。

本文在直径为 0.5m 的搅拌槽中分别使用 CBY、带副叶 CBY 以及 PBT 三种桨进行研究。

三种桨的搅拌雷诺数分别为 267 ，251 和 203 。

在搅拌槽中设置了 四组加热列管( 兼作挡板) 进行加热。

将热色液晶均匀地分散在甘油中，以显示温度的分布。

实验研究了相同功率下 三种桨的瞬时温度分布。

结果表明，搅拌槽中的温度分布取决于搅拌桨产生的流型。

当流体被加热时，流场内漩涡 中温度梯度通常大于其它区域，漩涡的存在不利于槽内温度分布的均一性。

在三种桨中，PBT 桨的轴向温差最小。

关键词：不同桨型；温度分布；相同功率；搅拌槽 中图分类号: TQ 027.2 文献标识码: A1前言在流体混合过程中，机械搅拌是最常用的一种方式。

不同形式的搅拌桨会产生不同形式的流场， 在涉及反应及传热的过程时还会影响到搅拌槽内浓度和温度的分布。

对于聚合反应过程，由于常伴有 较大的热效应，所以搅拌槽内的温度分布是否均匀、传热速率的大小是否适当等对整个反应过程及产 品质量有着决定性的影响。

同样，对于一些生化反应过程，温度分布的均匀性会直接影响到菌类的生 长。

因此，研究不同桨型的搅拌槽内温度场的分布具有重要的实际意义。

而以往有关搅拌槽中温度场 的研究多集中于层流区的锚式、螺带式等常规搅拌桨，且多是采用热电偶测量稳态温度场的分布。

对 于过渡区采用新型桨的非稳态温度场的研究报道很少[1,2] 。

第14卷第5期2023年10月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.5Oct. 2023桨叶层数对导流筒搅拌槽内搅拌影响的数值模拟罗璇1， 冯羽生*2a ， 逄启寿2b（1.江西环境工程职业学院机械与电子学院，江西 赣州 341000； 2.江西理工大学， a.经济管理学院；b.机电工程学院，江西 赣州 341000）摘要：搅拌桨叶层数对导流筒搅拌槽的搅拌特性有着极其重要的影响。

以赣南某稀土企业容积为10 m 3的导流筒搅拌槽实物模型数据为参考，利用Solidworks 三维软件建立了导流筒搅拌槽及不同搅拌桨叶层数的三维模型。

运用流体软件Fluent 对其进行网格等数据处理，然后根据相关公式选取桨叶层间距450 mm 为基础数据，以相近性原则选取甘油水溶液为载体，对料液在不同搅拌桨叶层数的导流筒搅拌槽中的混合过程进行仿真模拟。

以时均速度分布、速度、湍流动能和功率消耗等参数作为评价依据，选不同桨叶层数的导流筒搅拌槽的搅拌特性进行分析评价，验证了双层搅拌桨叶的导流筒搅拌槽的搅拌特性较好。

关键词：搅拌桨叶层数；导流筒搅拌槽；数值模拟；搅拌特性中图分类号：TF804.2 文献标志码：ANumerical simulation of the influence of blade layer number on the stirringcharacteristics in draft tube stirred tankLUO Xuan 1, FENG Yusheng *2a , PANG Qishou 2b（1. College of Machinery and Electronics ， Jiangxi Environmental Engineering Vocational College ， Ganzhou 341000， Jiangxi ，China ；2a. School of Economics Management ；2b. School of Mechanical and Electrical Engineering ， Jiangxi University of Science andTechnology ，Ganzhou 341000， Jiangxi ，China ）Abstract: The number of stirring blade layers has an extremely important effect on the stirring characteristics of the draft tube stirred tank. In this paper, the physical model data of a draft tube stirred tank with a volume of 10 m 3 in a rare earth enterprise in the southern part of Jiangxi province were taken as a reference, and a three-dimensional model of the draft-tube stirred tank and different layers of the stirring blades was established using SolidWorks 3D software. The 3D model was processed by the fluid software FLUENT, and the blade intervals of 450 mm were selected as basic data according to the relevant formula. The glycerin aqueous solution was selected as the carrier according to principle of similarity, and the stirring process of material and liquid in the stirring tank with different stirring blade layers number was simulated. Based on the parameters of time-averaged velocity distribution, velocity, turbulent kinetic energy, and power consumption, the stirring characteristics in draft tube mixing tank with different stirring blade layer numbers were analyzed and evaluated, verifying the optimal stirring characteristics of the draft-tube stirred tank with double-layer impeller blades.Keywords: stirring blade layers number ； draft tube stirred tank ； numerical simulation ； stirring characteristics收稿日期：2023-04-02；修回日期：2023-05-12基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ160621） ；江西省高校人文社会科学研究项目（GL19127）通信作者：冯羽生（1980—　），副教授，主要从事工程造价安装和数控技术方面的研究。

桨叶式搅拌机设计首先，桨叶的设计应考虑其结构形式和参数。

常见的桨叶形式包括叶片状、桨状、螺旋状等，根据不同的搅拌需求选择相应的形式。

另外，桨叶的尺寸、形状和数量也会影响搅拌效果。

一般来说，桨叶越大，搅拌能力越强，但也会增加功耗和成本。

因此，需要综合考虑工艺要求和设备成本，设计出最合适的桨叶。

其次，桨叶的安装方式也需仔细考虑。

通常有两种常见的安装方式，一种是固定在轴上，一种是通过多边形连接器连接在轴上。

固定式桨叶适用于小型搅拌设备，连接式桨叶适用于大型搅拌设备，可以方便地更换桨叶。

安装方式的选择应结合具体的工艺要求和设备结构来确定。

此外，桨叶的材料也应根据搅拌物料的特性来选择。

一般情况下，桨叶应具有耐腐蚀、耐磨损和耐高温的特性。

常用的桨叶材料有不锈钢、聚四氟乙烯、聚丙烯等。

根据不同的工艺要求，可以选择适合的桨叶材料。

搅拌机的电机和减速器也需要进行合理的设计。

电机的功率应根据搅拌物料的黏度和搅拌效果来确定。

减速器的选型应考虑到电机的转速和扭矩要求，同时也要考虑到设备的可靠性和维护成本。

合理选择电机和减速器，可以提高搅拌机的效率和耐用性。

最后，还需要对整个搅拌机进行合理的结构设计。

桨叶式搅拌机通常具有机身、搅拌器和传动装置三部分组成。

机身部分应具有良好的刚性和密封性，以确保搅拌物料不泄漏。

搅拌器的结构应合理布置，以提高搅拌效果和降低能耗。

传动装置应稳定可靠，能够满足搅拌机的运行要求。

总体来说，桨叶式搅拌机设计需要综合考虑搅拌物料的特性、工艺要求和设备成本等因素。

通过合理选择桨叶结构和参数、安装方式、材料、电机和减速器，以及设计适合的机身结构，可以设计出高效、可靠的桨叶式搅拌机。

2002年第23卷第1期华　北　工　学　院　学　报V ol.23　N o.1　2002 (总第81期)JOURNAL OF NORTH C H I NA INSTITUTE OF TEC HNOLOGY(Sum N o.81)文章编号:1006-5431(2002)01-0025-05带导流筒搅拌槽中循环流量的实验研究肖建军,包雨云,黄雄斌,施力田(北京化工大学化学工程学院,北京100029)摘　要:　目的　研究带导流筒搅拌槽内循环流量的影响因素,优化搅拌桨型式.方法　在直径为0.5m和0.8m的带导流筒的搅拌槽内,采用热示踪热响应法系统考察了搅拌桨型、叶轮雷诺数、导流筒直径和离底距离、静液位高度、列管设置及其流通面积对循环流量的影响.结果与结论　优选出新的能产生更大循环流量的搅拌桨型式,得出各结构参数对循环流量准数的影响情况.关键词:　导流筒;循环流量;搅拌桨中图分类号:　T Q027.2 文献标识码:A0　引　言 文献[1]对导流筒—搅拌槽体系内的固—液悬浮进行了研究,分析了该体系中各主要参数对搅拌水力学性能和均匀悬浮性能的影响,初步讨论了各主要参数的优化方向.Oldshue[2]提出了该体系内流量、压头、功率的关联式,为后续的研究工作提供了理论指导.对循环流量的研究,大多数是在不带导流筒的搅拌釜中进行[3],对带有导流筒结构的研究文献报道很少,而在釜内同时安装有列管换热器及导流筒结构的搅拌釜反应器内的循环流量的研究未见文献报道.作者采用目前聚酯生产中酯化反应器的搅拌桨与北京化工大学专利搅拌桨进行对比,系统地研究了搅拌叶轮雷诺数、导流筒直径、离底距离、静液位高度以及釜内换热列管对循环流量的影响.1　实验部分1.1　实验装置1.1.1　搅拌桨实验所用的桨型:①为5叶下压式的简易型轴流桨;②为5叶CBY桨;③为5直叶透平桨,分别如图1(a),1(b),1(c)所示.图1　搅拌桨示意图Fig.1　Sch ematics of impeller收稿日期:2001-12-13　基金项目:部级基金资助项目　作者简介:肖建军(1972-),男,硕士生.从事专业:化学工程.(a)(b)图2　桨①及桨②的叶片正视图Fig .2　Fron t view of blade of th e impeller ①and ②浆①是工业用浆,其叶片结构为三折叶,叶片的安装角度为U (见图2(a )),且叶片端部与叶片根部的角度一致;桨②为北京化工大学专利桨,叶片与流体的作用面为平滑的曲面,叶片的根部安装角为Ua (见图2(b )),且沿着叶片半径方向向外角度逐渐减小,叶片的端部角度为U t (U t <U a ).平桨③的叶片宽度为40m m,该桨的特点是能在槽内产生较大的径向流动,因此一般将其置于导流筒下沿外端,以增大导流筒出口处的径向流动,从而加大槽内的循环流量.图3　列管换热器示意图Fig .3　Tubular h eat exch ang er 1.1.2　搅拌槽及其内构件 在直径d 为0.5m 和0.8m 的搅拌槽中采用单层桨(即①和②)和双层桨组合(即①+③和②+③)进行研究.③桨作为底层桨,两层桨层间距分别为0.162m (在0.8m 的搅拌槽中)和0.101m (在0.5m 的搅拌槽中),搅拌桨直径D 为导流筒直径d 1的94%.釜内安装4块挡板,挡板宽度为完全挡板(即0.1d );导流筒内安装5块挡板,挡板宽度为1/3d 1.搅拌槽的内部构件尺寸如表1所示.在导流筒和槽壁间装有垂直列管式换热器,工业用列管式换热器的管内是反应物,管间为加热介质.在冷模实验中,采用自来水模拟反应物,管间没有物料.列管式换热器的结构如图3所示.实验所用的介质为水,温度约为(23±5°)℃.表1　实验所用搅拌槽及其构件的尺寸T ab .1　Structural parameters of agitating tank and its compon ents 槽直径d /mm500800导流筒直径d 1/mm182170154285离底距离△C /m m 927252108液位高度H /mm 4615807208001.2　循环流量测量方法循环流量的测量方法可分为接触法和非接触法[3].由于要在导流筒和槽壁间设置列管式换热器,因1-搅拌槽;2-挡板;3-列管换热器;4-导流筒;5-桨叶;6-冰点;7-热电偶探针图4　实验系统装置图Fig .4　The experimen tal sys tem 此可选用热电偶法,该法精度较高,热电动势便于记录、处理.采用热电偶法测量流体的速度时,由于热电偶探头由多个热电偶探针串联而成,探头的体积较大(最大外径约为8m m ),这样测量的速度值相对于流体的真实速度会偏小.用桨①+③在槽径为0.8m且无列管的情况下,在不同的液位高度对用数小球法测得的流量准数值对热电偶法测得循环流量准数值进行标定,结果如表2所示.由表2可见,由于热电偶法测量流体速度时,探头的存在决定了其测得的速度偏小,因此在计算循环流量准数时应补充校正偏差才为流体的真实的流量准数(表2中,校正系数k =N q c (小球法)/N q c (热电偶法))表2　标定结果Tab .2　Calib ration data 液位/mmN q c (数小球法)Nq c (热电偶法)校正系数5800.780.63 1.2387200.7060.57 1.238 所用热电偶温差法的装置如图4所示.实验时,在液面上方瞬间加入约400m L 温度为(95±5)°C 的热水,当热流体流经两平行于搅26华　北　工　学　院　学　报2002年第1期拌轴热电偶探针时,热电偶探针先后感应温度的变化,同时记录两热电偶探针的响应信号,把温度信号通过PCLD 转换为电动势信号再通过PCL 放大器放大输入给A /D 板,并输入计算机,最后由计算机完成数据的记录和存储,绘制出电压变化与时间(ΔU -t )图.由两探头突变点的先后可读出流体经过两探头的时间差(数据采集曲线如图5所示).两探头间的距离已知,可计算出流体流过两探头的平均流动速度.沿径向移动探头的位置,可测量出导流筒内沿半径方向流体的速度分布(假设导流筒内的速度分布呈轴对称),依据速度分布曲线积分计算出循环流量.实验选用E 型热电偶.为增加信号的变化幅度和抗干扰能力,实验中采用了几支由热电偶串联组成的热电偶堆.2　实验结果与分析2.1　叶轮雷诺数对循环流量准数的影响用桨②在槽直径为0.8m ,导流筒直径为0.285m ,液位高度为0.72m ,在装有列管式换热器的条件下,测试了不同叶轮雷诺数对循环流量准数的影响.在本实验条件内,最小叶轮雷诺数Re =9.4×106,远远大于1000,流体处于完全湍流区,如图6所示.在实验研究的范围内,循环流量准数Nq c 相对于叶轮雷诺数Re 变化不大.这说明在装有列管的导流筒—搅拌槽体系,在完全湍流区内叶轮雷诺数对循环流量准数基本无影响.这与永田进治[4]等人在不带导流筒的搅拌槽内得到的结论:“在完全湍流区,叶轮雷诺数对循环流量准数无影响或影响不大”是一致的.图5　数据采集曲线Fig .5　Typical sig nal of th edata 图6　雷诺数对循环流量准数的影响Fig .6　Influence of Renolds number on circulation number2.2　导流筒直径的影响在实际的化工生产中,搅拌槽中导流筒的直径一般宜取槽直径的20%～40%[2],作者研究的导流筒的直径也选取在该范围之内.在槽径d =0.5m ,d 1/d 分别为0.36,0.34,0.31,当叶轮直径与导流筒直径之比一定时,对几何相似的单层桨研究了D /d 对流量准数N q c 的影响如图7所示.在无导流筒的搅拌槽体系中,流量准数与D /d 的关系[6]为:N q c ∝(D /d )2.5.在实验范围内,由图7可见,D /d 对循环流量准数的影响很小.这是因为在导流筒—搅拌槽体系中D /d 1恒定,就相当于在无导流筒的搅拌槽内D /d 恒定.因此,根据几何相似的原则,循环流量准数不变.当D /d 1不恒定时,有待于进一步试验研究.2.3　导流筒下端离底距离对循环流量的影响作者在直径为0.5m 的搅拌槽内,对d 1/d 为0.36的导流筒在静液位高度为461m m 的情况下,通过将导流筒上提研究了导流筒下端距槽底的离底距离分别为52m m ,72m m ,92m m 对循环流量的影响.由图8可见,在实验研究的离底距离范围内,对于同一导流筒直径、同一液位高度的情况下,随着离底距离的增加循环流量也增加.对数据进行指数回归可得出,导流筒离底距离与循环流量的关系为:Q ∝ΔC 0.37.Cliff [5]等的研究表明,导流筒位置是影响装置性能的重要因素.在ΔC =0时,由于循环路径堵塞,导致循环流量为0;在ΔC 逐渐增大时,即导流筒下端距离槽底距离越大时,导流筒出口转弯处局部27(总第81期)带导流筒搅拌槽中循环流量的实验研究(肖建军等)阻力变小,与轴流泵类似,这将导致装置泵性能大大提高,使得在相同的功率消耗下,循环流量相应地增加;当导流筒离底距离达到一定的高度时,循环流量将保持不变.在该实验范围内,由于实验点相对较少,且恰好处于上升趋势内,故而随着导流筒的离底距离增大,循环流量也增大.这与程大壮[1]所得的结论是一致的.图7　导流筒直径对流量准数的影响Fig .7　Influence of diam eter of d raft -tube on circulation number 图8　导流筒下端离底距离对循环流量准数的影响Fig .8　Influ ence of clearance between draft -tu be and the bo ttom of tank on circulation number2.4　静液位高度对循环流量的影响作者分别对桨①,桨②与桨③的组合在580mm ,720mm ,800m m 3个液位的条件下进行了实验测试,得出了静液位高度对循环流量的影响,如图9所示.由图9可见,在本文研究的范围内,①+③与②+③的循环流量和液位高度的关系分别为Nq \-c ∝(H /d )-0.1和Nq c ∝(H /d )-0.18.可见,随着液位的升高,循环流量略有减小.但在工业应用中,液位对循环流量准数的影响可以忽略.这说明该结果与文献[1]的研究结果一致.2.5　列管式换热器对循环流量的影响为了研究列管数目对循环流量的影响,作者对①+③组合在相同转速,只改变列管数目即改变导流筒外壁与槽壁间列管换热器的流通面积的情况下进行了测量,测得的循环流量的变化如图10所示.图9　静液位高度对循环流量准数的影响Fig .9　Influence of l iquid level on circulation number 图10　列管开孔率对循环流量准数的影响Fig .10　Influence of circulating area on circulation num ber 从图10可以看出,在搅拌槽内加列管式换热器增加了流体的流动阻力,在转速相同的条件下,随着流通截面积的减小,循环流量明显降低,当开孔率(S i /S c )接近0时,循环流量准数应为0;当导流筒与槽壁间没有设置列管式换热器,即开孔率为1时,循环流量远远大于有列管式换热器时的流量.由于工业中常用的开孔率在0.08～0.2之间,因此作者由实验数据可回归出,在此区间循环流量与流通截面积的关系为:Q ∝S i 0.46,这主要是由于叶轮对流体所做的功大部分用于流体流动阻力的消耗上,由此导致循环流量大大降低.28华　北　工　学　院　学　报2002年第1期2.6　桨型对循环流量的影响Oldshue [2]指出,带导流筒的搅拌槽具有与轴流泵类似的特性,因此在带导流筒的搅拌槽中,为了获得较大的循环流量应选用速度分布相对平坦的叶轮型式.为了验证桨②在导流筒中应用比桨①更具优越性,作者实验研究了两种桨型沿径向的轴向速度分布,结果表明:桨②的速度分布相对于桨①其分布平坦,且在相同的功耗下,其速度值大于桨①的速度值.所以在相同的功耗下,桨②比桨①具有更大的循环流量.为了研究桨型对循环流量的影响规律,作者分别对如表3所示的3种组合进行了研究.即在相同输入功率、无列管换热器的情况下对①与①+③进行实验测试和比较;相同输入功率,有列管换热器时,①与②的比较;以及在相同输入功率,有列管换热器时,①+③与②+③分别进行了对比.为便于比较,作者均以3组中各组中流量较小的为1,进而比较Q /Q min ,3种比较的结果见表 3.表3　不同桨型Q /Q min 的比较Tab .3　Q /Q min of the different type of impeller 桨型对比①与①+③①与②①+③与②+③桨　型①①+③①②①+③②+③流通面积/m 20.7850.7850.07230.07230.07230.0723Q /Q min 1.0 1.167 1.0 1.231 1.0 1.191 由表3可以看出,在相同的输入功率,无列管换热器的情况下,①+③双层桨组合的循环流量比①的单层桨的循环流量高16.7%.可见,目前工业用桨,双层桨的组合优于单层桨的混合效果.在相同的输入功率,有列管换热器的情况下,新开发的CBY 桨与原工业桨相比,循环流量提高.对于单层桨,CBY 桨的循环流量比原工业用桨提高了23.1%;对于双层桨,②+③的循环流量比①+③的流量提高了19.1%.这主要是由于CBY 桨的轴流效果比现在工业用的简易轴流桨好.参考文献:[1]　程大壮.对带导流筒内循环流量的研究[D ].北京:北京化工大学,1985.6～11.[2]　O ldshue 编著;王瑛琛译.流体混合技术[M ].北京:化学工业出版社,1991,302～316.[3]　徐世艾,冯连芳,顾雪萍等.搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合时间[J].高校化学工程学报,2000,(4):328～333.[4]　永田进治编著;马继禹译.混合原理与应用[M ].北京:化学工业出版社,1984.123～127.[5]　Cliff M H ,Edw ards M E ,Onieri I .M ix ing cha racteristics of a sti rred reacto r w ith an axial flo w im pelle r [J ].Proc .Co nf .O n Fliud M ixing ,1981,(64):1～11.[6]　丁绪淮,周理.液体搅拌[M ].北京:化学工业出版社,1983.25～33.Experimental Study on Circulating Fluxin a Stirred Tank with Draft-tube XIAO J ia n-jun,BAO Yu-y un,HU AN G Xiong -bin,S HI Li-tian(Chemica l Enginee ring Co lleg e,Beijing Univ ersity o f Chemica l T echnolog y ,Beijing 100029,China)Abstract :Aim To find out the facto rs w hich affect the circula ting flux in an agita ted ta nkwith draft-tube,and optimize the type of impeller.Methods The effects of impeller types,the Renolds number of impeller ,diameter of draft -tube ,clearance betw een draft -tube andthe bo ttom of tank,liquid heigh t,the tube numbers and the circulatio n area on the circula-tion flux w ere sy stem atically inv estiga ted by therm o-tracing system in a flat bottomed cylin-drical v essel of 0.5m and 0.8m in diam eter,equipped with a draft-tube and modeling heatex chang e tubes .Results and Conclusion A new ty pe im peller w hich ca n im prov e the circu-la tion flux in agitating ta nk is ex ploited.The effects o f the different structure parameters onthe circulatio n number are show n.Key words :draft -tube ;circulatio n flux ;impeller 29(总第81期)带导流筒搅拌槽中循环流量的实验研究(肖建军等)。

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013.07.015不同搅拌参数的双层浆搅拌槽三维流场数值模拟李志刚，贾慧芳，王健（华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室，南昌330013）摘要：运用Fluent软件，采取多重参考系法（MRF）和标准k-ε紊流模型对搅拌槽在水中产生的流场进行数值模拟，分析了桨叶高度和转速对三维流场的影响，并对其宏观流动特性和时均速度分布进行详细对比分析。

结果表明，当上桨叶高度为1 200 mm、转速为1 909 r/min（200 rad/s）时，搅拌效果最佳。

关键词：搅拌槽；搅拌参数；多重参考系法；数值模拟中图分类号：TB115 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2013）07-0000-00Numerical Simulation of Three-dimensional Flow Field in Different Stirring Parameters of Stirred Tank of Double-folded BladesLI Zhi-gang, JIA Hui-fang, WANG Jian(Key Laboratory of Ministry of Education for Conveyance and Equipment, East China Jiaotong University, Nanchang330013, China)Abstract: The flow field of stirring tank produced in water was numerically simulated by Multiple Reference Frame (MRF) and standard k-ε turbulent model. The effects of blade height and rotating speed on three-dimensional flow field of stirring tank were analyzed. The macroscopic flow characteristics and averaged velocity distribution were compared and analyzed in detail. The results show that the optimum stirring effect is obtained under the conditions of blade height of 1 200 mm and rotating speed of 1 909 r/min (200 rad/s).Key words: stirring tank; stirring parameters; multiple reference frame; numerical simulation搅拌槽广泛应用于化学工业、石油化工行业、生物工程、制药工程、材料加工以及食品加工等领域[1]。

下层桨叶结构对搅拌反应器内部流场的影响
加万里;王勇;高勇
【期刊名称】《化工科技》
【年(卷),期】2024(32)2
【摘要】搅拌反应器可以对物料进行均匀的搅拌及混合,极大提高了工艺物料的处理效率。

利用CFD技术对搅拌反应器内的流场特性进行数值分析,研究下层桨叶结构对流体流速的影响。

研究结果表明,桨叶数目增加时搅拌效率增大,搅拌核心区域的流速较大,旋转域内部的流速增大;桨叶角度增加时桨叶搅拌区域的流速增大,但在旋转域的下部流速反而减小。

【总页数】6页(P12-17)
【作者】加万里;王勇;高勇
【作者单位】西安航天动力试验技术研究所;陕西延长石油(集团)有限责任公司;榆林学院化学与化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ027.2
【相关文献】
1.搅拌反应器内三维流场对絮凝效果影响研究
2.基于流场模拟的复杂形面搅拌桨叶三维设计与优化系统
3.搅拌槽内桨叶高度对流场结构和功率消耗影响的数值模拟
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摘要和面机实际上是一种搅拌机，其作用是进行面团的调制，既将各种原、辅料加水搅拌，调制成即符合质量要求，又适合机械加工成形的面团，主要用于面包、饼干、糕点、膨松食品、夹馅饼等食品和淀粉和谷朊粉生产的面团调制。

传统的和面机一般是在一根轴上安装几片浆叶，按主轴的安装形式，可分为立式和卧式两种，立式和面机对面团的拉伸作用较强，适应于调制韧性面团，卧式和面机对面团的拉伸作用较弱。

适用于调制酥性面团。

而卧式和面机主要是指搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置，它的特点是，结构简单，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中，如面包、饼干、糕点及一些饮食行业的面食中得到了广泛的应用。

在我国国内的和面机产品中，其工作方式大都为间歇式的，这种和面机工作时要人工投料，每个工作周期，要手动控制电动机的启动和停止，电动机频繁启动。

用这种和面机，在工作中操作人员劳动强度大，需要专人操作和面机，主料、副料及加水量比例难以正确控制，稳定性差，和面程度也难以控制一致，这些都影响面团的性能的稳定，会影响到最终产品的稳定性，会影响到整个生产线的工作效能。

我们所设计新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种单轴式自动和面机，能实现连续自动和面作业。

淀粉和谷朊粉生产线配用这种和面机，可提高淀粉和谷朊粉生产线自动化程度。

单轴式自动和面机面向淀粉和谷朊粉生产线中下一个工序熟化机供料，可实现淀粉和谷朊粉生产线主机部分的平面化布置，减少建厂投资，操作方便，有利于提高淀粉和谷朊粉生产线的工作效能。

关键词：淀粉和面机面粉AbstractPick to surface and the machine is actually a mixer, its role is the modulation of dough, will all kinds of raw materials, mixing water, modulation is to meet the quality requirements, and is suitable for machining the formed dough, bread, biscuits, mainly used for bulk food, cakes, pies and other foods clamped and starch and gluten the production of dough modulation. The traditional and the machine is generally in a shaft mounted several blades, according to the main installation forms, can be divided into two kinds of vertical and horizontal, vertical and surface machine dough stretching action is stronger, adapted to the modulation of toughness dough, horizontal flour-mixing machine dough stretching effect was weak. Applied to the modulation of short dough. While the horizontal flour-mixing machine mainly refers to the mixing vessel axis and axis of rotation in the horizontal position of the agitator, which is characteristic, has the advantages of simple structure, low manufacturing cost, convenient discharging cleaning, so in food processing, such as bread, biscuits, cakes and catering industry pasta has been widely used. In domestic and machine products, its way of working are intermittent, the surface and the machine work to artificial feeding ( materials, materials and water ), each working cycle, to manually control the start-up and stop of the motor, motor launch frequent. With this and the machine, in the work of the great labor intensity of the operation personnel, special operation is needed and the machine, the main ingredient, Vice materials and water addition ratio are difficult to correctly control, stability is poor, and the surface is hard to control, which can influence the dough properties of stability, will affect the stability of a final product, affect the entire production line efficiency. We design new aiming at the defects of the prior art, and provides a single shaft type automatic flour-mixing machine, can realize the automatic and continuous operation. Starch and gluten production lines equipped with the surface and the machine, can improve the starch and gluten production line automation. Single shaft type automatic flour-mixing machine for starch and gluten production line in a process of maturing machine feeding, can realize the starch and gluten production line the main part of the plane layout, reduce the construction investment, convenient operation, improved starch and gluten production line efficiency.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

双曲面搅拌器翼型及安装高程对搅拌性能的影响双曲面搅拌器翼型及安装高程对搅拌性能的影响摘要：双曲面搅拌器是一种常用于工业生产中的搅拌设备，其翼型及安装高程对搅拌性能有着重要影响。

本文通过实验研究了不同翼型及安装高程对双曲面搅拌器的搅拌性能的影响，结果表明，翼型的选择和安装高程的确定对于提高搅拌效果具有重要意义。

1.引言搅拌器是工业生产中常用的设备之一，广泛应用于化工、食品、医药等行业中。

双曲面搅拌器由于其结构简单、搅拌效果好等特点，被广泛采用。

然而，双曲面搅拌器的翼型及安装高程对搅拌性能的影响仍然存在一定的争议。

因此，本研究旨在通过实验研究，探讨双曲面搅拌器翼型及安装高程对搅拌性能的影响。

2.实验方法2.1 实验设置本实验采用了自行设计的双曲面搅拌器，其翼型可以根据需要进行更换。

实验过程中，通过改变双曲面搅拌器翼型和安装高程，分别进行了多组搅拌实验。

2.2 实验步骤首先，选择需要研究的翼型进行实验。

其次，根据不同的翼型，确定不同的安装高程。

然后，将双曲面搅拌器安装在搅拌釜中，并进行搅拌实验。

最后，根据实验数据，分析不同翼型及安装高程对搅拌性能的影响。

3.实验结果与讨论3.1 翼型对搅拌性能的影响选择不同的翼型进行实验，结果表明，不同的翼型对搅拌性能有着较大的影响。

以A型翼型为例，其搅拌效果较差，搅拌速度较慢。

而B型翼型则具有较好的搅拌效果，搅拌速度较快。

通过对比，可以得出结论：翼型的选择对搅拌性能具有显著影响，较为流线型的翼型具有较好的搅拌效果。

3.2 安装高程对搅拌性能的影响在相同翼型的情况下，改变安装高程进行实验，结果显示，安装高程的变化对搅拌性能有着一定的影响。

当安装高程较低时，搅拌效果较好，搅拌速度较快；当安装高程较高时，搅拌效果较差，搅拌速度较慢。

通过对比，可以得出结论：安装高程的选择对搅拌性能有一定的影响，较低的安装高程有利于提高搅拌效果。

4.结论本研究通过实验研究了双曲面搅拌器翼型及安装高程对搅拌性能的影响。

双层桨搅拌槽内流动场的PIV研究的开题报告
双层桨搅拌槽内流动场的PIV研究开题报告
一、研究背景
随着化学工程领域的日益发展，搅拌槽作为重要的反应器件，被广泛应用于各种化工
生产中。

搅拌槽内的流动场对于反应速率、混合强度等参数有着直接的影响，因此对
于搅拌槽内的流动场进行研究，具有重要的理论和实际意义。

本研究将利用PIV技术
探究双层桨搅拌槽内的流动场特性，为工程实践提供科学依据。

二、研究内容
1、双层桨搅拌槽内的流动场特性分析；
2、PIV技术测量双层桨搅拌槽内流动场的速度场特性；
3、探究不同操作条件下双层桨搅拌槽的流动特性变化规律。

三、研究方法
本研究将采用PIV（Particle Image Velocimetry）技术，通过两个摄像头观察流体中的颗粒的运动状态，进而获得流场中的速度场特性数据。

在实验中，选择不同操作条件，如搅拌转速、流体粘度等，探究其对于双层桨搅拌槽流动特性的影响。

同时，通过数
据处理方法，如矢量图处理和流线图绘制等，直观地展现流体在搅拌槽内的复杂运动
状态。

四、研究意义
通过对双层桨搅拌槽内流动场的PIV技术研究，有助于深入了解化工反应器中的流动
场特性，为优化反应器结构设计和控制流动参数提供参考依据。

五、预期进展
通过PIV技术，分析双层桨搅拌槽内的速度场特性，并揭示在不同操作条件下其流动
特性变化规律。

同时，将根据实验数据，提出合理建议，优化双层桨搅拌槽的设计与
生产实践。

六、论文结构安排
本研究报告包括以下几个部分：前言、文献综述、研究内容与方法、实验设计、实验
结果分析、结论和展望、参考文献。

桨式搅拌器安装高度对搅拌效果的数值模拟许卓;赵恒文;郑建坤【摘要】搅拌器安装高度对搅拌效果的影响一般采用实验研究方法,运用数值模拟技术系统的研究较少.通过FLUENT软件系统地研究了桨式搅拌器在不同安装高度下搅拌槽内流场的湍流强度分布、流速分布以及在不同安装高度下搅拌功率的大小.结果表明,搅拌器在合适的安装高度下,搅拌功率随着安装高度的增加有细微的减小；在不合适的安装高度下,搅拌效果会受到影响,功率会增加.%This paper uses the experimental method to research on the mixing effect of blender installation height generally instead of the use of the numerical simulation method.lt also makes a study of the turbulence intensity distribution of flow field in stirred tank, velocity distribution and mixing power throughthe FLUENT software systems for OAR type stirrer at the different installation height. Results indicate that, at the appropriate installation height, the mixing power is slightly reduced with the height increase; atthe inappropriate installation height, mixing effect is affected, but the power is increased.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】4页(P178-181)【关键词】数值模拟;安装高度;搅拌功率;FLUENT【作者】许卓;赵恒文;郑建坤【作者单位】河海大学能源与电气学院,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】TH1320 引言轴流式搅拌装置历史悠久，主要原理是通过搅拌器的桨叶旋转产生高速的轴向流动，强制液体在容器内部做轴向循环流动，从而达到减小边界层厚度、强化传质、加速传热及快速均匀混合的目的［1］。

磷酸陈化槽内桨叶高度对颗粒悬浮特性影响的数值模拟陶保林;汪志福;张兆生;姜力;何勇【摘要】Taking phosphate aging tank as the research object, the characteristic simulation for suspension of solid particles inside phosphate aging tank was carried out by a computational fluid dynamics software FLUENT. The results show that, under the conditions of high agitation speed, too large or too small distance from the bottom to the blade is not conducive to particle suspension;the mixing power firstly increases and then tends towards stability with increasing of the distance from the bottom to the blade, but the distance has little effect on the stirring power. Combined with the concentration distribution of the solid phase in phosphate aging tank, it can be concluded that the best distance from the bottom to the blade is 0.33 times diameter of the aging tank.%以磷酸陈化槽为研究对象，使用计算流体力学软件 FLUENT 对陈化槽内的磷石膏固体颗粒的悬浮特性进行了数值模拟，模拟结果表明在高搅拌转速条件下，过大或过小的桨叶离底高度都不利于颗粒悬浮，搅拌功率随着桨叶的离底距离先增大，然后趋于稳定，但是离底距离对搅拌功率的影响较小，可以忽略不计，结合搅拌槽内固相的浓度分布情况，得出相对最好的桨叶离底距离为陈化槽直径的0.33倍。

1前言建材产品的生产,从原料、燃料到半成品都需要进行破碎和粉磨,其目的是使物料的表面积增加,以提高物理作用的效果及化学反应的速度,如促进均匀混合,提高物料的流动性,便于贮存和运输,提高产量等。

水泥熟料和石膏一起磨碎成最终产品,其磨碎的粒度越细,表面积越大,则水泥的标号就越高。

改善和提高产品的质量和数量,减少动力消耗,降低生产成本,对达到优质、高产、低消耗具有重要意义。

机械冲击粉碎是建材行业材料破碎的主要手段，其设备效率是重要的技术和经济指标。

目前在搅拌机的设计研究中，主要集中在耐磨材料和常规设计的改进。

在水泥行业、选矿电力等工业领域中广泛使用粉磨机械，但各类粉磨机械都有生产效率低，能耗高的缺点。

当前的发展趋势是“以破代磨”，借助加强粉磨机前的粉碎，降低入料粒度，可大幅度提高粉磨机产量，降低综合能耗。

本课题是结合市场上所使用的各类型号的搅拌机及由厂家在使用过程中所反馈的信息,分析其问题的来源,并相互比较综合各类搅拌机的优点,经师生讨论而确定的。

设计要求:a、最大进料粒度：<150mm；b、出料粒度：<10mm；c、生产能力：25-30t/h。

使用范围：桨叶式搅拌机既可以用于生料的破碎,又可以用于熟料的破碎。

它适用于粉碎水泥熟料、粒状高炉矿渣、石灰石、砂岩、页岩、煤矸石、煤块、铝块石、金矿石、钼矿石等多种物料。

它广泛应用于：建材、化工、冶金、电力、煤炭、矿山等工业部门。

技术要求：机械设计应保证其功能良好、使用可靠、维护方便；零件结构设计要选择合理的毛坯型式和材料，并尽可能的采用标准件和通用件，并具有良好的工艺性。

设计方法：采用二维CAD绘制图纸和在UG平台上创建三维模型相结合的方法，更加直观地将所要设计的结构表达出来。

本课题着重解决如何将反击式搅拌机和锤式搅拌机的优点结合、锤头磨损问题和机体平衡问题、搅拌机在工作过程中的粉尘泄露问题及搅拌机的各工作参数的优化确定方法等。

本设计具有很强的实用价值。