三次采油注聚物静态混合器结构优化及性能分析

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1、第2章睁志捏☆器的研究进展准的SMX型单元承利直径是管径的I／4。流体流入SMX型混合器后被狭窄的倾斜横条分流，由于横条放置方向与流动方向不垂直，绕过横条的分流体，并不是简单的合流．而是出现次级流，这种次级流起着“自身搅拌”的作用，该静态混合器适合层流混合。SIvlXL型静态混合器实质上是一种低压降的SMX型，横条与管轴成30。，标准的SMXL水利单元直径是管径的l，2，其适合于高粘度的流体热交换。图2-3SMV型静态混合器捏合单元F唔．2-3MixingelementinSMV-竹pestatic彩《爹．／j(鼍罨垂多鬣獭图24SIVlX型静舂混合嚣混台单元F吨．2一Mixin

2、gelementinSMX-typestaticmixerⅧtiner此外还有美国KOMAX公司的科马克斯混合器．混合设备公司的直连式混合器，道化学公司的多流道混合器，Firmabran&Lubbe公司的N型管道混合器．日本东丽公司生产的Hi型静态混合器等。国外对以上各种静态混合器的研究重点主要集中在混合嚣的内部流场、压力场以及传质、传热性能方面。DD．Kale[91研究了在层流状态下．粘弹性和非弹性流体在Kenics、Sulzer和Komax型三种静态混合器中的压降情况，并得出了相应的压降计算公式。MH锄mou甜嘲通过脉动超声波测速技术测量了SMX静态混合器内部流场的轴向速度与

3、湍流强度，绘制出轴向速度剖面圈，遥过图像发现SMX静态混合器可以分为近中心区和远离中心区2个明显不同的区域，SMX静态混合器内部流场速度大小与到壁面距离并不是单调关系，湍流强度、速度与静态摁合器的内部结构有很密切的关系。NV．RamaRaoI“1毗水玉米糖浆作为连续相、硅油为分散相的高牯度溶液为实验样品，测量了溶液经过SMX静态混合器的压力降和分散相液滴粒度分布。结果发现，混合溶液的压力降比单相溶液的压力降增加20％，虽然有短期的波动，但基本不影响流动部分的分散相。当混合单元较少即混合长度较短时，在静态混合器的出口有明显的大直径液滴，当混合单元数目达到一定数量时，出口大直径液滴就

4、不存在了。VanDerMeetThH㈣通过实验对Kenics型静态混合器的传热性能进行研究发现传热的努赛特数Nu与雷诺数Re和普朗特数Pr有关，Kenics型静态混合器有良好的径向中国石油人学(华东)硕二l：学位论文混合和传热强化性能，但是压降增加倍数与强化传热倍数相比增加较大。ChristianLindenbergtl3]研发了两种新型静态混合器，并通过实验和CFD数值计算两种方法对两种新型静态混合器进行研究。结果发现，Roughton旋涡静态混合器的混合效果更好且混合效果不受流量影响，流体在Roughton静态混合器的停留时间最少要大于lms才能实现均匀混合。2．1．3国产静

5、态混合器国产的静态混合器主要有SV、SX、SL、SK、SH五种类型，它们是我国研究者根据国外㈣【15】的静态混合器筛选出来的，在混合方面与动态混合器相比，具有流程简单、结构紧凑、投资少、能耗省、生产能力大、操作成本低及易于实现连续混合过程等优点，是解决液一液、液一固、液—气、气—气混合和乳化、吸收、萃取、反应、强化传热的理想设备。关于以上几种静态混合的选型、设计、工艺参数计算、安装注意的事项以及扩大准则，我国研究者【16】f17】【18】【19】【20】已经做了非常详细的研究。目前，国内研究人员[21】【22】【231对以上几种国产静态混合器的研究重点也是集中在混合器的内部流场、

6、压力场及其传热、传质性能方面。为了定量分析静态混合器的混合效果，王宗勇【24】根据静态混合器连续操作的特点，利用不相溶的两相流体混合后的体积等于它们各自体积之和的原理，定义描述了混合效果的混合度表达式，建立动态求取各组分体积分数和流量分数的计算方法和实验装置。王林翔【25】采用示踪粒子流场可视化技术和数字图像处理技术，对静态混合器的混合效果进行检测，并用混合均匀度指标对混合效果做定量评价，并通过实验证明了这种方法所得到的结果直观、准确、简易可行。2．2静态混合器机理研究普遍研究认为静态混合器的混合效果与混合流体的流型有关，即使相同的静态混合器在物料不同的流型下的混合机理也不刚26

7、J。层流时，是“分割一位置移动一重新汇合"的三要素对流体进行有规则而反复的作用，以达到混合；湍流时，除以上三要素外，由于流体在流动的断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体的微细部分进一步被分割而进行混合。对于高分子聚合物而言，由于大分子移动的粘滞性，分子扩散作用在聚合物混合中的效应完全可以忽略不计，仅通过对流作用，若无强大推动力(如动、静态混合器)，也不会有明显效果，因此，聚合物混合过程需要静态混合器第2章静态混合器的研究进展的作用。2．2．1层流混合当混合物粘