刚柔组合搅拌桨增强混合澄清槽内流体宏观不稳定性-论文.pdf

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1、第65卷第1期化工学报V_01．65NO．12014年1月CIESCJournalJanuary刚柔组合搅拌桨增强混合澄清槽内流体宏观不稳定性刘作华1,2，唐巧1,2，王运东，孙瑞祥，郑雄攀，陶长元(重庆大学化学化工学院，重庆400044；清华大学化学工程系，北京100084)摘要：流体宏观不稳定性可以反映流体轴向能量和质量的传递行为。为揭示刚柔组合搅拌桨(简称柔性桨)作用下混合澄清槽中油水液．液两相非稳态流动规律，采用频谱分析和小波分析组合法研究混合澄清槽内宏观不稳定性，并进行模拟验证。研究表明，柔性桨在转速低于250r·min一时，

2、流体宏观不稳定频率与转速呈线性关系，而转速超过250r·min～，流体因界面卷吸行为吸入空气，宏观不稳定频率谱图呈现功率谱带，流场结构呈多尺度结构特征，流体宏观不稳定频率消失，液一液混合体系出现明显的乳化现象。与刚性桨相比柔性桨能增强宏观不稳定性，提高流体混合效率，强化能量传递行为。计算模拟发现，柔性桨能明显提高桨叶的抽吸能力，增强流体轴向运动的行为，避免流体过度搅拌，有利于流体澄清。关键词：计算流体力学；两相流；混合；混合澄清槽；宏观不稳定性；刚柔组合搅拌桨DOI：10．3969~．issn．0438—1157．2014．01．010

3、中图分类号：TQ027．2文献标志码：A文章编号：0438一l157(2014)0l一0078—09Enhancementofmacro—instabilityinmixer-settlerwithrigid-flexibleimpellerLIUZuohua，TANGQiao，WANGYundong2，SUNRuixiang，ZHENGXiongpan，TAOChangyuan(1SchoolofChem&tryandChemicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，Chi

4、na；DepartmentofChemicalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Fluidmacro—instabilityreflectsfluidaxialenergyandmasstransferbehavior．Torevealtheunsteadvflowruleinamixer-setlerwithrigid—flexibleimpeller，oilandwaterwereusedasworkingfluid，andthewaveletan

5、alysisandMatlabnumericaIcalculationwereadoptedtoanalyzethepowerspectrumofpressurefluctuationsignalinthemixingtank．Theinfluencesofrigid—flexibleimpelleronthefrequencyofmacro—instabilitywerestudied，andCFDsimulationwasadoptedtoexploretheflowfieldstructureinthemixer-settler．

6、Experimentsshowedthat，whiletheagitationspeed(J7v)ofrigid—flexibleimpellerwaslowerthan250r·min-，therelationshipbetweenmacro—instabilityfrequency(I)andNwaslinear．WhenNwashigherthan250r·min-‘，muchairwassuckedintotheliquidandfu~disappeared．SOtheflowfieldbecamemultiscalestruc

7、tureandresultedinseriousemulsification，whichwasunfavorablefortheoperationofclarification．Comparedwithrigidimpeller．therigid—flexibleonecanenhancethemacro—instabilityandimprovetheeficiencyoffluidmixingandenergytransfer．Computationalsimulationshowsthat，therigid—flexibleimp

8、ellercouldobviouslyincreasethebladesuctionability2013．07．O1收到初稿，2013-08．23收到修改稿。Receiveddate：2013-07．01