论文部分内容阅读
Rushton搅拌釜在石化、制药、化工、生物化工等领域有着广泛的应用,CFD模拟技术逐渐成为研究搅拌釜流体混合特性的主要手段之一。本文首先分析了γ射线多探测线路的均一化问题,并建立了均一化负累积分布与密度分布两种响应模型,该模型理论上可用于137Csγ射线CT多探测线路的均一化识别与检验。利用γ-CT测量技术测得了Rushton气液搅拌釜3/4横截面处的气含率分布图像,并与CFD数值模拟结果做了比较,模拟值与实验值吻合较好。用欧拉-欧拉双流体模型模拟了Rushton气液搅拌釜3/4横截面处的气含率分布,得到了不同气体流量和搅拌转速下的气含率数字分布曲线,该计算过程考虑了气泡的聚并与破裂模型和曳力系数的修正。结果表明:气含率分布随气体流量和搅拌转速的增加而增大,且气体流量对气含率分布的影响更加显著;气含率分布的密集区出现在搅拌桨上方区域。用雷诺应力模型结合多参考系法模拟了Rushton气液搅拌釜内的气液混合特性,得到了不同截面处气含率大小分布规律,并与γ射线CT实验所测得的结果做了比较,结果发现:除排出流区CFD模拟值与实验值相差较大外,上循环区与下循环区都吻合的较好;结果表明排出流区的气含率最高,在搅拌桨高速旋转下,流体沿叶片端面急速排出,湍动也十分强烈。通过比较液相速度的径向分布侧形与轴向分布侧形可知:单相流的径向速度峰值更接近搅拌叶片的尖端,而两相流的径向速度峰值向外发生了平移;当达到临界状态后,自叶片端面向外的径向位置,通气量对液相速度的分布侧形几乎没有影响,但搅拌转速得影响却不能忽略;在叶片端面位置时,搅拌转速与通气量对径向速度的轴向分布影响较大,且通气量对液相径向速度变化的影响效果更加明显。比较湍流动能的分布侧形可知:不管是径向分布还是轴向分布,湍流动能都存在一个峰值,且该峰值出现在叶轮所在平面;且当达到临界状态后,搅拌转速对湍流动能的影响巨大,而通气量对湍流动能的影响很小。