利用CFD方法对带导流筒连续式搅拌槽内的固液混合特性进行数值模拟,考察了导流筒位置、长度和直径,进料口的轴向位置和径向位置对浓度标准差(?滓)、混合时间(T)、单位体积搅拌功率(Pr)和湍动能(k)的影响。结果表明随着导流筒位置的升高,?滓逐渐减小,T先增大后减小,Pr和k减小;随着导流筒高度的增加,?滓和T先减小后增大,Pr和k减小;随着导流筒直径的增大,?滓逐渐减小,T增大,Pr和k增大。随着进料口距液面距离的增大,?滓先减小后增大,T减小,Pr和k减小;随着进料口距搅拌轴中心距离的增大,?滓增大,T先增大后减小,Pr和k减小。?滓和T越小,Pr和k越大,混合越均匀。综合考虑各因素,导流筒位置为15 mm,筒高比为0.333,筒径比为0.567-0.6,进料口的轴向和径向距离分别为50 mm和15 mm时,固液混合性能最好。

采用RNG k-ε模型、多重参考系法对平直叶桨搅拌槽内高黏流体湍流流场进行数值模拟,分析搅拌槽内流体的流动特性和混合过程。结果表明平直叶桨搅拌槽内流体主要做周向运动,流体的轴向运动和径向运动较微弱;增加的上层桨能显著提高下层桨以上流体的流动速度,但不能显著提高下层桨以下流体的流动速度;双层桨距离较近时会互相影响,导致两桨间的循环流现象消失;双层桨搅拌槽内示踪剂在扩散开始阶段主要是以团状的形式绕搅拌轴做旋转运动,之后在铅垂面上以环绕状形式在桨端周围扩散。研究结果为平直叶桨搅拌槽的设计和应用提供参考。

在直径为340mm的平底圆筒搅拌槽内,利用PIV和固体激光发生器对固相体积浓度为20%的固液两相体系进行了试验。结果发现,与中心搅拌相比,偏心搅拌时涡轴与搅拌轴倾斜,槽内流体的动力学扰动增大,破坏了中心搅拌时流体流动的一致性。偏心率越大,槽内流体的轴向流动愈明显,并形成一个范围较大的单循环流动结构。偏心搅拌时,颗粒的浓度分布较中心搅拌时均匀得多,颗粒的悬浮高度随偏心率的增大而增大,但临界悬浮转速和功率消耗也随之增大,试验得出最佳偏心率为E=0.4。