试析新型静态混合器传热及混合性能的研究

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1、天津大学硕士学位论文新型静态混合器传热及混合性能的研究姓名：刘辉申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘春江20070101摘要静态混合器是18世纪70年代发展起来的一种尤机械运动的混合装置。当流体流过静态混合器时，流体产生分割、汇合等行为，从而达到强化混合和传热的效果。静态混合器促进混合或传热效果的增强都是要以阻力的增加为代价的，冈而如何提高静态混合器的混合或传热效果并降低其阻力是当前研究的热点。本课题研究了一种低压降的新型静态混合器一立交盘，并对其压降、传热及混合性能进行了测试。实验首先以水、柴油、导热油及麦芽糖浆等为实验介质，测定了雷诺数范围为l×l0-4～4×l04条

2、件下，含有立交盘管路的压降，整合了雷诺数与摩擦系数的数学关系式，划分了层流区、过渡区、湍流区的边界。本课题同时研究了立交盘静态混合器对高粘流体传热过程的强化及出口的温度分布。传热实验以麦芽糖浆为介质，分别在水平管与垂直管中对比了空管与带盘条件下传热效果的差异，整合了传热关联式。在爬流条件下(Re<0．1)，压降约为空管的7倍，在层流条件下(0．1400)，压降增加剧烈，约为空管40倍。立交盘对传热有较强促进作用，在高粘条件下有较好的应用，传热效果约提高二到四倍，出口温度分布较空管明显均

3、化。在各向异性的加热条件下，由于立交盘的液体换位作用的局限性，造成水平放置的换热管内上部液体始终在上部，下部始终在下部，因此如果配合螺旋片使用，换热效果将会有所提高。由于实验设备的原因，仅定性的对立交盘混合效果进行了研究，总结了立交盘混合方面的一些优缺点，并提出了改进方案。本课题后期结合实验数据，，采用计算流体力学(CFD)方法，利用FLUENT软件，进行了一些模拟计算。对比了不同的结构和排列方式对立交盘压降及传热强化效果的影响，提出了改进方案。在对静态混合器深入研究的基础上，我们独市研制开发了一种新型静态混合器一双锥面多流道混合单元体，在本论文中对其结构和作用进行了介绍。关键词

4、：静态混合器立交盘双锥混合器传热强化摩擦系数混合CFDABSTRACTThestaticmixeriSaseriesofidentical．motionlessinsertsthatcanbeinstalledinpipes，columnSorreactors．Itcanbedatebackto1874．ThepurposeoftheelementsistoredistributefluidinthedirectionstransversetOthemainflow．TheincreaseofthepressuredropisineluctabiIity，SOhowtooptim

5、izethegeometryofstaticmixerinordertOdecreasethepressuredrophasbecomethefocusofthecurrentresearch．Experimentsareperformedtostudypressuredrop，heattransferenhancementandmixingeffectinaroundtubewithanewtypeofstaticmixer：CrossoverDisk(COD)．Experimentsonpressuredropareperformedintheroundtubewithdif

6、ferentnumbersofcrossovermixers．TheReynoldsnumberischangedfrom1×10‘4to4×104bythedifferentviscositiesofexperimentalmaterials．Theexperimentalmaterialforheattransferexperimentsismaltose，atypeofNewtonianfluidwithhighviscosity．Thepressuredropisabout7timeslargerthantheoneintheemptytubeforcreepingflo

7、w(Re<0．1)，10timeslargerforlaminarflow(0．1400)．Theheattransferenhancementisabout2-4timeslargerthanemptytube．Thetemperaturedistributionisgiveninthispapertoshowtherelat