下冲式自吸射流搅拌桨非均相混合特性分析

作     者：张静 王瑶 姜哲漩 梁津宁 龚斌 

作者机构：沈阳化工大学机械与动力工程学院 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：辽宁省应用基础研究计划项目(2022JH2/101300077) 辽宁省教育厅高等学校基本科研项目(JYTMS20231507) 

主　　题：自吸射流 搅拌桨 非均相 混合特性 场协同 

摘      要：为了探究自吸射流强化液-液非均相物料快速混合机理，利用SST k-ω湍流模型与欧拉多相流模型耦合，数值模拟研究了下冲式自吸射流搅拌槽内油水混合特性。对比分析了转速、下冲角和搅拌桨直径对非均相变异系数和离析强度的影响，运用场协同理论深入剖析了下冲式自吸射流搅拌桨强化混合机理。结果表明，非均相变异系数将搅拌过程分为初期震荡、中期下降和后期稳定三个阶段，高转速、20°～30°下冲角、搅拌桨直径居中均有效缩短搅拌初期和中期的时长，加速油水混合。对后期稳定流场相含率分析表明，较大的下冲角和搅拌桨直径导致离析强度沿轴向和径向分布不均匀，形成稳定的高油相和高水相区域。对纵剖面上速度与浓度梯度之间的场协同角进行了分析：下冲角和搅拌桨直径较小，射流管速度差较小，搅拌轴附近自吸区域场协同角增大，油相聚集；下冲角和搅拌桨直径较大，下冲射流冲击壁面，射流区域速度迅速下降，近壁面场协同角增大，水相在搅拌轴附近聚集。自吸射流搅拌桨在工程设计中应合理设置下冲角和搅拌桨直径，保障自吸和射流的流动空间。