SK型静态混合器出口速度特性研究幸

石大留恋

静态混合器怒上世纪70年代初发展趁来的
一种新型高效混合设备，它由在光滑直管内置
人不霹形状混合凭俘梅成，混合元件豹操入使得
管内流体的湍动程度大大增加，对混禽、传热、反
应及萃取等过程均有较好的强化作用，静态混合
嚣也因此在化工、蚕涟、制药及环保等行业获得广
泛应用‘2’引。
混合元件在实现管内化工过程强化的同时，
也使流体流经混会管的压力损失大大寒予滚经光
滑空管式的珏力损失H≯j。如何在实现过程强化
的同时尽量减少艉力损失是目前静态混合技术研
究的重要内容之一。解决这一问题一般从蘸方薅
考虑：一方面，是开发新的离效混合元件；另一方
面是对已有静态混合器进行改造。杨建州等曾提
窭将SK型静态混会器扭旋睁冀阉距蠢零增热翻
混合元件长度的三分之一，来实现在保持传热效
果的同时降低压力损失，进行了相应的实验验
证口l，并分析其淼因是医流体在离开混合元终蠢
仍能在一定距离内维持较商湍动程度所致。笔者
在此基础上通过LDV实验测量对SK猁静态混合
器的爨弱速度特链进行磁究，隽文麸【7】提出的
方法用于混合等其他过程及扭旋叶片闯距的优化
提供帮助。
1 实验装置与测量
实验装置如图1所示，由泵、变颡器、永箱、流
量计、阀门、静态混合器及管线等构成介质循环系
统，袋用丹麦DANTEC公霹生产的三维五光寒激
光多瞢勒测速仪(LDV)进行速度测基。
enⅨ蠢卜
I l 摩5 3
图1 实验系统流程示意羼
l——求豢； 2——蘩； 3——实验台；
4——静态混合器；5——服力表；6——流量计；
7——阀门
SK型静态混合器管内径D隽40mm，元佟长
径比为1，即单个混合元件的长度五为40mm，混
合管及混合元件材料为农机玻璃，每管中布燮5
对lO个混合元件，厚约4mm，其混合无俘为翘角
·莲宁雀辩鼓凌荚瑗目(2006223001)。
··张春梅．女，1975年11月生，讲师，柱读博士研究毖。天津市，300072。
万方数据
第36卷第5期化工槐藏263
180。的扭旋叶片，左旋、右旋叶片在管内错开90。
交着排列。实验议水势赍质，承踪粒子努DAN—
TEC公司推荐的比重与水接近、主要成分为二氧
化硅且粒径为8～12tim的空心玻璃球。
出予靠近上下管壁处数据采集圪较爨难莹禳
对误差较大，又考虑到静态混合器的出口速度分
布理论上具有一定对称性，因此仅对出口截面部
分区域进行测量，测量点布置翔鼹2所忝，在截蘧
的几何中心处菇=0、Y=0。
躅2 盎口戴莺测点布黑示意霉
2测量结果与分析
实验在湍流状态下进行，流场中任意一点的
运动速度粥时均速度来表示，用速度脉动均方根
值与湍流强度来描述流场湍流特性。参数表达
式‘33分别为：
1耋
雅·。万i毛耻“
聒。≮√蔼(狂菇喵。)2
L=￡
武中‰——第i次湃得的该患a方淘《霹为辘
向、周向或径向)瞬时速度；
撵——取样时闻内获褥的示踪粒子的数
量，即测量次数；
M．——口方向时均速度；
茸。-一珏方向速度脒动均方根；
L——D方向湍流强度。
2．1时均速度特性
由予混合元件懿律用，流体在混合管内会形
成旋涡，而离开混合管后由于流体内摩擦的作用，
旋涡会逐渐消失。蹦3为宏观平均流速0．3m／s
下3个截面的时均速度矢量图，图中速度矢量为
径向速度冬切高速度豹矢量懿趣瑟不禽轴商速
度。
c．甩出口30mm处的截面
毽3 出搿藏函上速度矢量瘸
由图3可看出，在距出口5mm截面上，在坐
标(一2，一8)与(2，8)位置附近大致对称分布有
两个旋涡，它们对漉体的径两混合有一定的强像
作用。截距出口15mm截面上旋涡已大大减弱．
两在距出口30ram簸露上旋涡已完全消失。表明
流体离歼混合管出愆1／8元件长度时，巍混合元
件引起的径向混合强化作用仍有一定的持续，离
歼混合管趱日3／8元件长度时经向混合强毒l二诈用
接近消失，在离开混合管出口3／8—3／4元件长度
之间径向混合强化作用完全消失。