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搅拌器是机械搅拌设备的关键部件,提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状态以达到搅拌的目的。搅拌混合在医药、化工、食品、造纸、石油及废水处理等行业中应用十分广泛。本文研究的集卵搅拌器是应用于医学检验的一种新型搅拌器,具有采集样本和搅拌的双重功能,能够提高医学检测的效率,而且使工作环境更清洁、更卫生,有效地避免医学感染和病毒的传播。搅拌器的结构形状和运转情况是决定搅拌流场分布和能量转化的重要因素。非常有必要利用现代设计方法研究适用的集卵搅拌器,并对集卵标本盒内的流场进行研究。
本文的主要研究工作和成果包括:
1、对勺型搅拌器进行试验研究,发现搅拌后上清液较多,镜检检验效果较差。对勺型搅拌器进行数值模拟研究,发现数值模拟和试验研究的总体趋势比较吻合。通过分析其流场分布情况可知:其流型为径流式,主体循环比较差,底部沉积较多,搅拌混合效果不理想,并提出了改善集卵标本盒内搅拌流场流型的措施。
2、简要介绍了翼型叶轮的常用设计理论,并对它们的特点进行了分析,在此基础上利用自由旋涡理论,通过线性修正环量法来确定搅拌器的叶片角、加厚型线,设计了四种搅拌器模型。
3、本文主要探讨集卵标本盒内搅拌器的转速、流线型态、速度分布和固体体积分布等因素,在靠近采样区的搅拌区设置速度监测点来分析集卵标本盒内搅拌混合的过程。得到了流场的宏观规律、速度特性,评价了集卵标本盒内各个搅拌器的搅拌效果。改型搅拌器主要产生轴向流,主体循环较好,搅拌效果显著提高。通过对比其搅拌混合情况可知:当搅拌转速为500r/min时,梨型搅拌器的搅拌效果最佳。
4、对梨型搅拌器和改型集卵标本盒进行加工制造,对梨型搅拌器的流场进行试验研究,研究了滤网的设置对于采样区浓度的影响和不同转速下的搅拌效果,同时解决了试验过程中出现的问题。得出结论:No.3滤网的过滤效果较好;当搅拌转速为500r/min时,镜检效果较好。同时与数值模拟结果进行对比分析,验证了数值模拟的正确性。