基于FLUENT的SK型静态混合器的数值模拟

石大留恋

所谓姜态混合器是指管道中无转动部件, 而是
以静止元件改变流体在管内的流动状态, 使其达到工
艺要求的设备。国外至今己有50余种形式、数万台这
类设备应用于各生产领域。国内生产的SV 型、SX
型、SL型、SH 型及SK型系列静态混合器, 迄今已有近
万台(套)在企业中应用。
1 SK 型静态混合器
SK 型静态混合器内部结构由扭成180蓜叶片单
元体错开90鋜列而成, 适用于化工、石油、制药、食
品、精细化工、塑料、环保、合成纤维、矿冶等部门的混
合、反应、吸收、萃取、配色、注塑、传热过程。对较小
流量并伴有杂质或黏度 103Pa s的高黏性介质尤
为适用。最高分散程度 10淜, 液 液、液 固相不
均匀度系数 5% , 其结构示意简图如图1所示。流体
在自身动能的作用下进入交错排列螺旋元件的管道,
在流动中流体被迫产生切割、扭曲、分离和混合, 在这
里分流作用方式和径向混合作用方式同时进行[ 2] 。
11 分流作用
流体流经一个扭旋叶片时, 被叶片分割成两部
分, 从叶片的两侧流入。当流经下一个叶片时, 再一
图1 SK型静态混合器结构示意简图
次被切割。显然,
流体流经n 个扭旋
叶片, 被切割n 次,
切割的层数S =
2n
, n 为螺旋元件
的个数, 图2 简单
显示混合器内物料被切割的情况。
图2 混合器内物料被切割图
12 径向混合作用方
式
流体在静态混合管
壁向前移动的同时, 被
迫沿扭旋叶片产生旋转
运动, 其旋转轴心为管
中心。除此之外, 流体
还有一种自身旋转运动, 即绕半圆形截面的水力学中
心作环形旋转。而且专家们研究发现, 流体的这种自
旋转方向正好同扭转方向相反。正是这种自旋转, 使
管内任一处的流体在向前移动的同时, 不断沿该处的
半径方向向管壁移动, 实现径向混合。由于相连的叶
片之间错开90夹角, 且扭旋方向发生改变, 使流体在
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制造工艺/工艺装备现代制造工程2006年第3期
流入下个螺旋叶片时被迫发生翻动, 湍动程度增加,
加强了混合管的径向混合作用。图3所示为流体在管
内自旋转示意图。
图3 流体在管内自旋转示意图
2 课题背景
本文研究的SK 型静态混合器是用于某大型化纤
厂设备的国产化改造, 需要混合的流体为非牛顿流体
PET (聚酯) , 其原先使用的是国外生产的K enics型混
合器, 国产的SK 型静态混合器与K enics混合器的作
用单元相仿, 现改用国产的SK 型静态混合器, 混合器
管子按工艺采用DN 125, 混合器与其相配。本文分别
比较了三种不同扭转角度叶片的混合效果

风之无形

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