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时间:2018-12-10
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1、糖化设备搅拌器的实验选型与数值模拟林兴华,陈志平,胡锡文,周睿(浙江大学,浙江杭州310027)摘要:6种搅拌器在直径为300醐、375mm和575mm的搅拌梢内进行了实验研究,从搅拌器的功率、混合特性二个方面來评判各搅拌器的性能。经放大实验后,选择丫功耗低、混合性能好的火双斜叶桨应川于生产。对实际应用的直径力4200mm糖化设备进行了数值模拟,结果表明与生产实际相吻合,搅拌器能满足糖化的工艺耍求。关键词:糖化设备搅拌器数但模拟中图分类号:TQ027.2文献标识码:BTheselectionofagitatorsinmashequipmentsbasedonexperim
2、entsandnumericalsimulationLINXing-hucbHUXi-wen9ZHOURuhCHENZhi-ping(ZhejiangUniversity,ZhejiangHangzhou310027)Abstract:Thestudyofsixtypesofagitatorshasbeendoneinthreestirredtankswith300nm],375mmand575mmindiameterrespectively.Theperformanceoftheagitatorsisinvestigatedfromtheperspectiveofpow
3、erconsumptionandmixingcharacteristics.Thelarge-double-obliqueimpellerhasbeenselectedbasedonitsleastpowerconsumptionandminimummixingtimenumber.Simulationhasbeencarriedoutwithdouble-obliqueimpelleronmashequipmentswith4200mmindiameter.Theresultshowsthatflowfieldandvelocityfieldareinconformit
4、ywithrealsituation.Theagitatorcanmeetthetechnicalrequirement.Keywords:mashequipment;agitator;numericalsimulation糖化设备是啤酒生产的关键设备之一。糖化是一个复杂的生化反应过程,在糖化设备中,通过加热和搅拌,调节酶的最适宜的温度和PH值,使很多不溶性物质在酶的作用下转变为可溶性物质Ifij溶解出来,制成符合要求的麦芽汁,提高糖化浸出物的收得率。糖化设备的搅拌要求低转速、低剪切、低吸氧,使锅内醪液混合均匀,乂要把夹套内蒸汽热景传导给醪液,使筒体内的温度分布均匀,从卫
5、生角度乂不希望筒体内设置挡板。随着糖化设备的大型化,对提商生产效率,降低能耗等提出丫更高的要求。因此选择搅拌均匀,传热效果好,功率小的搅拌器就十分重要。木文从实验研宄、理论分析以及数值模拟等方面对糖化没备的搅拌器进行研允、选用。根据糖化没备对搅拌的要求,以及糖化没备内不设置挡板,蒸气从夹套的上部进入,冷凝水由夹套底部出的结构特点,糖化设备的最佳搅拌流型应为图1所示。搅拌器的旋转作用,使糖化设备内中心部分的流体在内桨叶的作用下,在旋转的同时向下流动,而在外浆叶作川下流体沿糖化设备内壁向上流动,造成筒体内物料的大循环流动,与夹套成逆流换热,加快A外壁流体的换热,增强传热效果,
6、有利于把夹粲的热S均匀传递到整个糖化设备。Fig.1Thebestmillmodelofmashequipment1糖化设备搅拌器的选型与实验研究糖化醪液是固液悬浮流体,用于固液悬浮的搅拌器有径向流型的,也有轴向流型。在此选择丫45°斜桨以及双斜45°桨叶等6种轴向流搅拌器进行比较实验研究。其中双斜45°桨叶属于斜叶桨的改型,在45°斜桨的前端增加一个与主桨倾斜90°的小斜叶,经搅拌轴的旋转,在槽内形成中心液流向下,周边液流向上的轴向循环流。1.1实验介绍实验用搅拌槽直径为300mm,375mm和575mm的椭圆底有机玻璃槽[1][2]。搅拌器由螺钉固定在搅拌轴上,方便拆
7、换。扭矩通过扭矩传感器获得信号,经动态电阻应变仪进行测量;转速通过光电传感器拾取信号,经整形电路输入A/D采集卡;温度通过温度传感器(搅拌槽内设罝三个信号采集点)输出的电信号,由温度变送器经A/D采集卡,再输入计算机处理,进行实时测量、显豕和存储数据。1.2选用的搅拌器结构搅拌器的直径、叶片的宽度以及外叶片的形状等不同,其结构形状如图2所示。实验主耍从各搅拌器的桨型考察其功耗、混合特性等,并比较其开孔的影响。STNC桨45度斜叶桨小双斜叶桨双斜三叶桨I1U斜叶桨大双斜叶桨HUM斜叶桨(存孔)大双斜叶桨(有孔)图2搅拌器的结构F
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