论文部分内容阅读
目前静态混合器多用于小尺度、高粘度化工工艺,在水处理工艺中所使用的混合器类型较单一,理论支撑较少,且静态混合器的实测水头损失往往与理论计算有较大的偏差。本文结合FLUENT数值模拟技术对SY型静态混合器、SX型静态混合器和SK型静态混合器进行模拟,分析其压降、动力学特点及均匀性变化过程。在临安市第三水厂进行现场实验,对原SY型静态混合器进行压降分析,对湍流模型进行比选。通过模拟研究和实验测量,获得研究结论如下:(1)SY1型、SY2型与SK型静态混合器是利用叶片交错布置,改变水流方向,使水流旋转,从而产生湍流剪力。通过叶片后水流仍以环流的状态流动,湍流剪切力继续作用于流体,因此混合均匀性会显著的下降。SX型混合器是利用栏栅阻挡的方式形成局部水流紊动,使得药品均匀分布,由于通过叶片后水流不以环流的状态流动,后续均匀性下降较慢。(2)四种静态混合器最优混合器型模拟结果表明:对于压降参数有SX型>SY1型>SY2型>SK型;对于混合单元安装长度,SY2型>SY1型>SX型>SK型;对于COV值下降所需的总混合长度,SX型>SK型>SY1型>SY2型。SX型压降最大,但混合效果最差。虽然SY1型安装长度略小于SY2型,但压降与总混合长度较大。SK型总混合长度大于SY2型,但压降较小,且安装长度为SY2型的34%。(3)采用剪切强度压降比E及E’值分别研究叶片单元的混合强度有效利用率及整个管段的混合强度有效利用率。对比四种混合器E值有SK型>SX型>SY2型>SY1型,对比四种混合器E’值有SK型>SY2型>SY1型>SX型。研究表明SX型叶片单元之后混合效果最差,而SK型混合器剪切强度及能量利用率均高于其他混合器。(4)加药管模拟研究结果表明,改变加药方式对压降的影响在2%以内,最优方案总混合长度较原方案缩短了56%。改变加药方式可以在不显著增大能耗的前提下,缩短混合长度,节省材料和占地,为安装管理提供方便。