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HEV型静态混合器优化设计分析

发布时间:2012-3-31

  静态混合器是20世纪70年代发展起来的一种新型高效化工单元设备。在众多类型的静态混合器中, 使用较为广泛的是HEV型静态混合器,这种混合器具有内部结构简单、流动阻力小、压力损失小以及加工制造相对容易等特点。为了使HEV型静态混合器能更好地应用于工业生产,有必要对其流体力学性能进行研究,找到优化其结构的方法,使之掺混效果和经济性提高。
  本文采用目前国际流行商用CFD软件Fluent6.1,对HEV型静态混合器在不同翼片排列方式下的流场进行了模拟计算,依据模拟结果对它们的性能进行了分析比较。
   HEV型静态混合器内置翼片设计
  流体流过静态混合器形成的湍流场特性决定了两相流的传质、混合效果,而湍流场变化与混合器的内置翼片结构和排列方式直接相关。翼片有大小长短之分,先前研究发现长翼片对掺混作用较大;翼片内置角度对掺混效果有一定影响,角度越大混合强度越大,但翼片角度大也会带来流动阻力大,翼片加工要求高等问题;翼片内置排数是混合效果的重要影响因素, 3排翼片的混合器混合效果比1排和2排的效果提高幅度大,能够达到混合的初步要求,因此,选用内置3排45°角度长翼片来分析计算翼片的排列方式对H E V型静态混合器掺混效果的影响。
  翼片的排列方式会引起不同扰动,造成静态混合器内产生不同的速度场和湍流场,在此,模拟计算HEV型静态混合器内置翼片在顺排和错排两种方式下的混合效果。HEV型静态混合器内置翼片排列结构如图1。

2 建模及网格划分
HEV型静态混合器模型三维建模,采用长径比为6,两,个入口第一入口与第二入口的管径比为4,3排翼片等距排列,计算网格采用四面体的拓扑结构,网格数为52万,在翼,片表面及管道壁面处的网格进行了加密处理。整体网格划分如图2所示。
  控制方程
湍流模型采用标准模型,其控制方程包括连续性方程、动量方程、能量方程、方程和方程, 其通用式为: