涡轮桨搅拌槽内流动的旋流修正数值模拟(1)
多层组合桨搅拌槽内气-液分散特性的研究
第18卷第5期高校化学工程学报No.5 Vol.18 2004 年10月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Oct. 2004 文章编号 北京 100029) 摘要采用由六叶半椭圆管叶盘式涡轮桨(HEDT)及四叶宽叶翼型桨的上提 (WH U)及下压(WH D)操作组合的六种不同的三层桨获得不 同桨型的通气搅拌功率及气含率的关联式底桨为HEDT的组合桨通气功率下降幅度最小 其次为WH Dòò′? ′??D???á1??é?a1¤òμó??à2?×éo??°??òo?á°è·′ó|?÷μ?éè??ìá1?2??? 通气功率气-液分散搅拌槽 中图分类号 A 1 前言 由于搅拌反应器在工业中的广泛应用对搅拌槽内气-液两相分散特性已得到了广泛研究 ＢＴ－６Ｌｉｇｈｔｎｉｎ 公司的A315μ?ê? 对三层或者三层以上搅拌桨的研究比较少[6~9] ????íùíù?aêμ?ê1¤òμ1y3ì?ùDèμ?óé2?í??°Dí113éμ??à2?×éo??°μ???-液分散特性研究较少 实际工业用搅拌槽/反应器的体积趋向于大型化 因此实际工业所用的搅拌槽反应器的高径比往往大于1.5 对于此类反应器但目前已发表的文献中对三层桨的气-液分散特性的研究由于该桨型具有明显的分区特征 近年来 目前对于不同类型的三层组合搅拌桨的研究不够充分 且适用范围较窄 较为详尽地研究了它们在气-液两相体系中的分散特性 为工业用多层桨气-液搅拌反应器的设计提供有益的参考 实验装置如图1所示搅拌槽中液位高度H=1.8Tμ2°??í45mm 实验采用如图2 ???DWH U为上提操作此种桨产生轴向流型下压式操作多用于下沉颗粒体系图3为半椭圆管叶盘式涡轮桨(简记为HEDT) 2003-10-132004-02-16 教育部优秀青年教师资助计划项目 郝志刚(1978-)oó±±oaμ|è?通讯联系人Email: gaozm@https://www.360docs.net/doc/37378444.html, 万方数据
搅拌器的设计原则
搅拌器设计原则 如需设计一款搅拌器，要求暂设为以下数据：搅拌反应釜为开启式的，也就是说无压力自然环境下工作，为圆柱筒状，直径27cm,搅拌液体粘度很低，接近于水，液体深度有20cm；要求设计一款搅拌器桨叶，能够适合该种液体的搅拌。 分析，搅拌桨叶有很多种，大致有涡轮式、锚式、浆式、推进式、框式等如下： 1：有平桨式和斜桨式两种。平桨式搅拌器由两片平直桨叶构成。桨叶直径与高度之比为4～10,圆周速度为1.5～3m/s，所产生的径向液流速度较小。斜桨式搅拌器的两叶相反折转45°或60°，因而产生轴向液流。桨式搅拌器结构简单，常用于低粘度液体的混合以及固体微粒的溶解 和悬浮。 桨式搅拌器(图一） （图二） 2：由2～3片推进式螺旋桨叶构成(图2)，工作转速较高,叶片外缘的圆周速度一般为5～15m/s。旋桨式搅拌器主要造成轴向液流，产生较大的循环量，适用于搅拌低粘度(＜2Pa·s)液
体、乳浊液及固体微粒含量低于10％的悬浮液。搅拌器的转轴也可水平或斜向插入槽内，此时液流的循环回路不对称，可增加湍动，防止液面凹陷。 旋桨式搅拌器（图三） 3：由在水平圆盘上安装2～4片平直的或弯曲的叶片所构成桨叶的外径、宽度与高度的比例，一般为20:5:4，圆周速度一般为3～8m/s。涡轮在旋转时造成高度湍动的径向流动，适用于气体及不互溶液体的分散和液液相反应过程。被搅拌液体的粘度一 般不超过25Pa· 涡轮式搅拌器（图四）
（图五）折叶圆盘涡轮式涡轮式搅拌器 图六）平直叶圆盘涡轮式90°平刃涡轮式搅拌器 45°平刃涡轮式搅拌器 （图七）折叶圆盘涡轮
涡轮叶片弯曲式搅拌器 （图八） 投涡轮叶片式搅拌器
普惠PT6涡桨、涡轴发动机结构及参数
PT6系列发动机是加拿大普惠公司的产品，包括涡桨和涡轴变种，是当前使用最为广泛的输出轴功率的航空发动机之一。在美国军用编号中，PT6的相应型号分别被命名为T74和T101。 与首台在1963年面世的450SHP轴马力的PT6A发动机相比，如今PT6发动机系列的功率增加了四倍，功重比提高了40%，燃油消耗率降低了20%。 据了解，PT6发动机已生产了52000多台，并被应用在130个不同领域，PT6发动机所在机队的飞行时间已累计多达3.9亿小时。在全球航空领域普遍进行的重要任务中都能找到PT6发动机，从救援工作到预定的客运服务，从货运服务到要客接送，从农业应用到军事飞行培训、从消防救火到搜救任务。PT6A发动机高可靠性也加速了20世纪80到90年代的单发涡桨飞机的发展。
PT6A 是涡桨发动机，PT6B 和PT6C 是涡轴发动机。PT6发动机的各变种及参数如下： PT6A http://www.pwc.ca/en/engines/pt6a PT6A 家族包括了一系列自由涡轮涡桨发动机，输出功率500-1940shp （433-1447 kW ） Thermodynamic Power Class* (ESHP***) Mechanical Power Class* (SHP) Propeller Speed (Max. RPM) Height** (Inches) Width** (Inches) Length** (Inches) PT6A 'Small' (A-11 to A-140) 600 to 1075 500 to 900 1,900 to 2,200 21 to 25 21.5 61.5 to 64 PT6A 'Medium' (A-41 to A-62) 1,000 to 1,400 850 to 1,050 1,700 to 2,000 22 19.5 66 to 72 PT6A 'Large' (A-64 to A-68) 1,400 to 1,900 700 to 1,700 1,700 to 2,000 22 19.5 69 to 75.5 The PT6A family is a series of free turbine turboprop engine providing 500 to 1,940shp (433 to 1,447 kW) Small
两种轴流式搅拌桨传热特性的CFD研究
质对此射线的散射作用不明显。 415 不同焦距对比 相同黑度、相同厚度的焊缝,只有2000mm 、2300mm 、2600mm 的焦距所得的射线底片上,其像质计7根金属丝全部可见,且黑度分布均匀,但距离越大,所需要的时间明显增加(所需时间分别为7.3min 、9.9min 、15.2min )。 依据式(5),焦距越大,几何不清晰度越小。因此,在焦距到2000mm 后底片上的金属丝全部可见。然而,射线的能量随距离的增加以与其平方成反比的方式而减小。当距离加大后,能量相应迅速下降,要想达到同样黑度,时间务必延长。 5 结论 (1)使用2M 加速器探伤时,需要采用细颗粒 的胶片。 (2)在能量范围内,适宜探伤较厚工件。(3)增感屏宜选用0.5mm 的铅屏。 (4)当工件后面无明显物件时,不必采取散射防护措施。 (5)当探伤工件的厚度在100mm 左右时,焦距在2000mm 左右最佳。 参考文献: [1] 赵熹华.焊接检验[M ].北京:机械工业出版社,2000. (许编) 收稿日期:2007201229 作者简介:朱向哲(19742),男,山东莱芜人,讲师,硕士,从事化工机械的研究工作。 文章编号:100027466(2007)0420029204 两种轴流式搅拌桨传热特性的CFD 研究 朱向哲a ,王卫强b ,马文涛a (辽宁石油化工大学a.机械工程学院; b.储运与建筑工程学院,辽宁抚顺 113001) 摘要:在搅拌反应装置中,槽内流体的换热速度和温度分布的均匀性是影响产品质量和生产效率 的主要因素。利用计算流体力学(CFD )方法,对两种轴流式搅拌桨A200和A310在某聚苯乙烯反应器中的传热特性进行了对比研究。计算结果表明,3层A310桨比A200桨使槽内流体的升温速度更快,温度分布更加合理。 关键词:搅拌桨;轴流式;传热特性;计算流体力学 中图分类号:TQ 052.5;TQ 051.7 文献标志码:A Study on Thermal Characteristic of Tw o Axial Flow Impellers by CFD ZHU Xiang 2zhe a ,WANG Wei 2qiang b ,MA Wen 2tao a (a.School of Mechanical Engineering ; b.School of Storage &Architect ure Engineering ;Liaoning U niversity of Petroleum &Chemical Technology ,Fushun 113001,China ) Abstract :In agitated reactor ,speed of heated exchange and t hermal uniformity are t he main fac 2 tors which st rongly effect o n quality and efficiency.The t hermal characteristics of two kinds of axial flow impellers are analyzed by means of CFD met hod.The result s show t hat t he t hree layers of A200impeller have more quick t hermal speed and better t hermal uniformity t han A310impel 2ler. K ey w ords :impeller ;axial flow ;t hermal characteristic ;CFD 第36卷 第4期 石 油 化 工 设 备 Vol 136 No 14 2007年7月 PETRO 2CH EMICAL EQU IPM EN T J uly 2007
涡轮桨搅拌槽内流动特性的大涡模拟
第21卷第4期高校化学工程学报No.4 V ol.21 2007 年 8 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug. 2007文章编号：1003-9015(2007)04-0592-06 涡轮桨搅拌槽内流动特性的大涡模拟 李志鹏, 高正明 (北京化工大学化学工程学院, 北京 100029) 摘要：利用大涡模拟方法研究了涡轮桨搅拌槽内的流动特性，采用了三种亚格子模式：标准Smagorinsky-Lilly模式 (SLM)、Smagorinsky-Lilly动力模式(DSLM)和亚格子动能动力模式(DKEM)，并将模拟结果与标准k-ε模型及文献实验 数据进行了详细的比较。结果表明：大涡模拟方法可获得搅拌槽内的瞬态流场；对桨叶区时均速度及湍流动能的预测 与实验数据相吻合，比标准k-ε模型计算结果有明显改进，三种亚格子模型中DSLM和DKEM模拟结果更好。同时分 析了大涡模拟中桨叶端部附近湍流动能估计偏差的原因，发现主要是由于对轴向湍流均方根速度的预测偏差造成的。 大涡模拟方法为搅拌槽内非稳态、周期性的湍流流动和湍流特性的研究提供了强有力的工具。 关键词：计算流体力学(CFD)；大涡模拟(LES)；流动特性；搅拌槽；涡轮桨 中图分类号：TQ018；TQ027.2 文献标识码：A Large Eddy Simulation of Flow Field in a Rushton Impeller Stirred Tank LI Zhi-peng, GAO Zheng-ming (College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China) Abstract:The hydrodynamic characteristics in a baffled Rushton impeller stirred tank was investigated by using large eddy simulation (LES). Three subgrid scale (SGS) models, the standard and dynamical Smagorinsky-Lilly and the dynamic kinetic energy models (SLM, DSLM and DKEM), were used in the simulation and compared with standard k-ε model and experimental data. The results show that LES approach can predict the transient flow field in the stirred tank. Velocity and turbulent kinetic energy obtained by different SGS models are in good agreement with the experiment and much better than those predicted by the standard k-εmodel. Among the three SGS models, DSLM and DKEM yield the better prediction than the other. Near the impeller tip, the estimation error of turbulent kinetic energy is mainly due to the inaccurate prediction of the axial turbulent root mean square of fluctuating velocity (rms). The results confirm that LES is a powerful approach for investigations of the unsteady and quasi-periodic behavior of the turbulent flow and turbulent characteristics in stirred tanks. Key words: computational fluid dynamics (CFD); large eddy simulation (LES); flow characteristics; stirred tank; Rushton impeller 1引言 涡轮桨搅拌槽/反应器广泛运用于化工、生物、制药等工业过程，槽内的流动特性对工艺设计、优化有非常重要的影响。实验测量可以为设计提供可靠的依据，但一般存在耗时长、费用高及工业放大等问题。与之相比，数值模拟可以较快捷、经济地提供更为广泛和详尽的数据。随着计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)技术的发展，搅拌槽内流动特性的数值模拟越来越受到关注。传统的雷诺平均法(Reynolds Averaged Navier-Stokes, RANS)计算量较小，可提供工程中常用的桨叶扭矩、宏观流动等数据，但由于模型存在较多的假设，对槽内流动，特别是桨叶区流动的预测不够准确[1,2]。直接数 收稿日期：2006-08-13；修订日期：2006-12-30。 作者简介：李志鹏(1978-)，男，湖北随州人，北京化工大学博士生。通讯联系人：高正明，E-mail：gaozm@https://www.360docs.net/doc/37378444.html, 万方数据
新型搅拌桨研究进展
新型搅拌桨研究进展 潘兴朋化研1316 2013200235 （北京化工大学化学工程学院，北京100029） 摘要介绍了开发新型搅拌桨的必要性, 总结了近期国内外对新型搅拌桨研究开发的现状,重点对新型轴流式搅拌桨和新型错位式搅拌桨作了详述，并对新型桨的研制发展趋势作了展望。 关键词新型搅拌桨研究现状轴流式错位式展望 引言 搅拌是化工生产过程常见的单元操作装置中的重要组成部分,通过搅拌可以加快两种或两种以上具有不同性质的物质间的传质速度,从而达到减小边界层厚度、强化传质、加速传热及快速均化混合的目的。因此搅拌设备在诸多领域、有着广泛的用途,特别是在制药、精细化工、染料、油漆等产品的生产中应用更为广泛。 搅拌反应器是化工行业中耗能较大的设备,搅拌桨是搅拌过程中的主要换能器件,它将旋转的机械能转化为流体的动能,其转化的效率及流体的流场分布直接影响着搅拌的效果及生产的成本。搅拌桨作为搅拌混合设备中的重要部件之一, 它提供了搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状态,因而, 对它进行合理的设计是达到高效、节能的搅拌效果和生产要求的关键要素。然而国内外的调查表明, 在上述行业中存在桨型单调、选型不合理、结构与操作参数远离优选值、规模效益低等问题。这严重干扰了企业的正常生产, 影响了企业的经济效益。因此, 开发满足生产需求的高效搅拌桨, 是目前许多企业迫切的需求; 而对新型搅拌桨的开发和研制也会取得很好的经济效益。 1国内外新型桨的研制现状 目前国内外许多公司和研究机构, 都致力于新型高效节能型搅拌桨的研究开发。如轴流桨的开发，国外比较有名的是加拿大Rp rchem 公司研制的M axf lo 桨, 该桨比传统的圆盘涡轮桨传质系数提高40% , 功耗降低了50% ；美国L igh tn in 公司研制的A 315 桨, 适用于气液传递, 持气量比圆盘涡轮桨高80% ,功耗降低45% , 产量提高10%～50% , 而产生的剪切力为一般桨的1／4外, 还有德国Ekato 公司研制的In terno ing 桨, 法国Rob in公司的HPM 轴流桨等。国外出现的比较典型的径向流搅拌器有Ru sh ton 桨等, 这些精心设计的桨叶针对特定的工艺要求, 达到最佳的搅拌效果和节能效果。 国内搅拌桨的开发起步较晚, 约始20世纪80年代后期, 现阶段研制工作主要集中在: (1) 对桨型结构的改进和开发(包括对国外引进的新型桨进行仿制)。如对传统的桨型进行改进或利用科技工作者工作经验积累和实验测试数据开发新型桨, 出现了改进自混式圆盘涡轮搅拌器(简称SDT )、CBY 桨、LA 桨、M T桨和JH 桨等。 (2) 注重对搅拌桨流场和性能的研究。通过从国外引进或自编的软件, 对搅拌桨流场进行模拟或图象处理, 研究搅拌桨的流场特点和动力学特性, 为新型桨的设计和工业放大提供了有力的参考。 径向流搅拌器虽然在桨叶端能够产生很强的剪切作用, 易形成湍流扩散, 有利于混合, 但它同时也容易把反应釜内介质分成以搅拌器为界的上下两个循环区, 通常情况下, 区间混合时间是区内混合时间的10 倍
搅拌器型式2
搅拌器的分类 搅拌器共分为十大类，分别为以下几种： 1、二叶浆式搅拌器 1）平直叶浆式PJ/PCJ 最基本的一种浆型，低速时以水平环流为主；高速时为径向流；有挡板时，为上下循环流。适用于低粘度液体的混合、均匀、调和、溶解、传热或结晶，或在高粘度下，一般在层流状态工作，采用多层大直径低速搅拌。 2）斜叶浆式XJ/ZJ 可制成24o、45o或60o倾角，有轴向和径向分流。 3）弧叶浆式HJ/HCJ 新开发的一种类型，可替代XJ、ZJ。在同等使用条件下，排出性能比XJ高30%，功率水平可持平。综合性能优于XJ。 4）双折叶浆式SCJ/CCJ
多段逆流型搅拌器，运行时促进液体形成较大的轴向循环，一般多层搅拌组合使用。特别适用于过渡流域下的混合、固液悬浮、液液分散、溶解、传热等。 5）复合折叶浆式FJ/FDJ 高效轴向流叶轮，在主叶片上增加了一个辅助叶片，该辅叶片能消除主叶片后端发生的流动剥离现象，使搅拌功率减少，同时在叶端能发生交叉的垂直分流、提高混合效果。适用于中、低粘度的混合、分散、传热。特别适用于大型灌槽的固液悬浮。 6）螺旋叶浆式AJ/ACJ 与罐体相适应的弧形叶片并与斜叶浆式组合，适用于中高粘度的混合、均质、传热、反应等。一般多层组合使用。具有双螺带浆的特点。 7）曲边斜叶式QJ
斜叶浆式的一种类型，浆底旋转面接近本容器的椭圆面，浆叶平面与旋转轴垂直面又称倾角45o，兼起刮板作用，多为低转速运行，可在过流或层流区操作。 8）菱臂孤叶BJ/BCJ 本搅拌器桨叶类型特别，是行业内专用搅拌，适用于漂洗、浸染类操作，多为低速范围层流操作。 9）花板孔式FJ/FCJ 左右两桨叶一高一低，不以轴对称，低速运转，层流状态下有较好的微观剪切效果，行业专用搅拌器。用于纤维物料的操作，也可用于摆动操作。 2、开启涡轮式搅拌器 1）平直叶开启涡轮PK/PKS/PCK/PKW
涡轮桨搅拌槽内流场特性的V3V实验
2016年11月 CIESC Journal ·4580· November 2016第67卷 第11期 化 工 学 报 V ol.67 No.11 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20160751 涡轮桨搅拌槽内流场特性的V3V 实验 鲍苏洋1，周勇军1，王璐璐1，辛伟2，陶兰兰2 （1南京工业大学机械与动力工程学院，江苏 南京 211816；2江苏省特种设备安全监督检验研究院国家化工设备质量监督 检验中心，江苏 苏州 215600） 摘要：用体三维速度测量技术（volumetric three-component velocimetry measurements ，V3V ）实验研究了涡轮桨搅 拌槽内桨叶附近流场。通过速度数据得到三维流场特性，确定尾涡三维结构；分析了叶片后方30°截面轴向、径 向和环向速度沿径向分布规律；对比了V3V 和2D-PIV （particle image velocimetry ）径向和轴向速度，发现速度 分布吻合较好，特别是尾涡所在的射流区。用2D-PIV 方法对尾涡发展规律进行研究，发现受流体自由液面影响，尾涡轨迹向上倾斜，并与水平方向成10°，上、下尾涡运动轨迹不对称，下尾涡运动比上尾涡稍快，衰减亦较快，这与V3V 实验结果一致；叶片后方60°尾涡依然清晰可见。用V3V 和2D-PIV 方法对桨叶附近湍流各向同性假设 进行了分析，发现桨叶区和尾涡所在位置湍动能被各向同性假设近似法高估了25%～33%，桨叶区和尾涡所在位 置趋向于各向异性。 关键词：V3V ；PIV ；尾涡；涡轮桨；流场；各向同性 中图分类号：TQ 022 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2016）11—4580—07 V3V study on flow field characteristics in a stirred vessel with Rushton turbine impeller BAO Suyang 1, ZHOU Yongjun 1, WANG Lulu 1, XIN Wei 2, TAO Lanlan 2 (1College of Mechanical and Power Engineering , Nanjing Tech University , Nanjing 211816, Jiangsu , China ; 2National Quality Supervision & Inspection Center of Chemical Equipment , Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute of Jiangsu Province , Suzhou 215600, Jiangsu , China ) Abstract: The flow field nearby standard Rushton impeller in a stirred vessel was investigated by volumetric three-component velocimetry (V3V) measurements, which about 18000 vectors were captured in a cubic volume of approximately 140 mm in height by 140 mm in width by 100 mm in depth. The characteristics of three-dimensional flow field and the structure of trailing vortices were derived from velocity data. The distributions of radial, axial and tangential velocities in 30° cross-section behind the impeller were analyzed and the distributions of radial and axial velocities by V3V were in good agreement with these by 2D-PIV (particle image velocimetry), especially for trailing vortices in the region of discharge streams. The 2D-PIV study on development of trailing vortices shows that the trailing vortices had an upward inclination at an angle of 10° to the horizontal line as a result of influence by the liquid free surface. The traces of movement were asymmetrical between upper and lower trailing vortices in a way that the movement and decay of the lower vortex were slightly faster than the upper one, which is consistent with the V3V results. Further, trailing vortices were still visible at 60° angle behind the impeller blade. Compared results of both V3V and 2D-PIV to that of pseudo-isotropic approximation, the normalized turbulent kinetic energy (k /V tip ) by pseudo-isotropic approximation was overestimated 2016-05-31收到初稿，2016-06-27收到修改稿。 联系人：周勇军。第一作者：鲍苏洋（1991—），男，硕士研究生。 Received date: 2016-05-31. Corresponding author: ZHOU Yongjun, zhouyj@https://www.360docs.net/doc/37378444.html, 万方数据
搅拌器选型
工业搅拌与混合技术进展 虞培清，周国忠 （浙江长城减速机有限公司，温州325028） 摘要：工业搅拌与混合技术在近些年来取得了很大的发展，本文综述了这方面的进展情况。重点 对新型搅拌与混合设备的开发、流场测试与计算流体力学以及搅拌设备选型与设计软件四个方面 进行了综述与评价，并就国内的研究现状进行了简单概述。 关键词：搅拌，混合，搅拌器，流场测速，计算流体力学（CFD），专家系统 搅拌与混合是化学、制药、食品、环保等工业中最常见的关键单元操作之一。比如，一个合成纤维厂中，作为核心设备的聚合反应器仅两台，而与之配套的配料槽、溶解槽、稀释槽、缓冲槽等辅助搅拌设备则多达30台。在高分子材料生产中，作为核心设备的聚合反应器85％是搅拌设备。在制药发酵生产过程中，从种子培养到关键的发酵过程，几乎全部是搅拌设备。 鉴于搅拌设备的广泛应用，随着近年来工业技术的发展，流体混合技术在上世纪60到80年代期间得到了迅猛发展,其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时间等宏观量进行实验研究。长期以来,虽然有大量设计经验和关联式可用于分析和预测混合体系,但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模,仍是十分危险的,至今仍然需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。这种方法不但耗费巨额的资金和大量的人力物力,而且设计周期很长。据统计，在工业高度发达的美国，化学工业由于搅拌反应器设计不合理所造成的损失每年约为10—100亿美元。 因此，从更微观更本质的角度,例如采用先进的测试手段和建立合理的数学模型,获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场,不仅对开发新型搅拌设备，而且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义,对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。近些年来,工业搅拌与混合设备的一些新进展主要集中在以下几个方面。 1.新型搅拌与混合设备的开发 在很多情况下，搅拌设备是作为一种辅助设备使用的，其操作条件比较简单，搅拌的
各种搅拌槽实例
各种搅拌槽实例 1．沈矿 (1)XB型搅拌槽。这是沈矿20世纪70年代末移植和自行设计的带循环筒矿用搅拌槽（图1)，主要设置在浮选作业前使药剂与矿浆充分混合接触，以尽量发挥药剂作用，它适用于浓度不大于30％及矿石密度不大于3.5的矿浆与浮选药剂的搅拌。槽体分锥底和平底两种型式，其中XB-1000、XB-2500和XBM-3500搅拌槽没有粗砂管。 该机工作时，在叶轮的旋转作用下，矿浆和药剂产生大、小循环运动（图2），从而使整个槽内的矿浆、药剂达到均匀混合，混匀的悬浮液由溢流口排出。 XB型搅拌槽的技术性能列于表1。 (2)无循环筒矿用搅拌槽。沈矿在转化、吸收法国罗宾(Robin)公司有关搅拌装置技术资料的基础上，于1990年开始的2年时间内自行设计、研制了下述3种新型的无循环筒矿用搅拌槽。 1) Φ4500mm×4500mm搅拌槽。适用于金属矿和非金属矿选矿厂、洗煤厂、电厂和化工部门料浆的搅拌和储存。 该搅拌槽的结构示于图3，其结构特点如下：①叶片用钢板制成所需形状，然后用胎具压制成最终形状，轮毅和叶片用螺栓连接，其优点是平衡性能好、叶片便于更换；②主轴由上、下轴两部分组成，下轴用无缝钢管制成，两段轴用法兰连接。这样既减轻了设备质量，又保证了一定的刚性，并降低了搅拌器的起吊高度；③支撑主轴的支座不再采用传统的铸铁件，而改用焊接结构，使设备结构紧凑，质量减轻；④传动系统采用立式行星齿轮减速器，输出轴用弹性联轴器与主轴相连。这样传动效率高，结构简单，运转可靠；⑤采用标准件和通用件的比例增大，造价降低。 该搅拌槽的工作原理示于图4。矿浆在具有轴流式螺旋桨叶片叶轮的旋转作用下，沿轴向从叶轮下端排出，在叶轮腔形成负压，使矿浆从叶轮上面流入叶轮腔加以补充。同时，在稳流板的导流作用下，矿浆在槽内形成中心向下、四周向上的垂直循环流。当矿浆的上升流速度大于矿粒的沉降速度时，矿浆中的矿粒便呈悬浮状态，并保持均匀的浓度。 几种搅拌槽的技术性能列于表2。 2）Φ8m×11m、Φ8m×8m搅拌槽。其工作机构、叶轮几何形状和参数设计合理，为高效节能型设备。其结构特点、工作原理和用途与Φ4500mm×4500mm搅拌槽相同，只是采用了双叶轮机构（图5），其主要技术性能参数列于表2。 3）Φ14m×30m大型搅拌槽。这是结合国情转化设计的国内最大型搅拌槽，其结构示于图6。 该搅拌槽主轴上装有5层叶轮，上面4层为双叶片轴流螺旋桨式叶轮，可把料浆自上而下进行接力推进式搅拌；最下层是涡轮型轴、径两向流叶轮，起清底搅拌作用。在该叶轮组的旋转作用下，直径14m、高30m槽体内的4400m3料浆便产生中心向下、周围向上的垂直大循环流。目前它已用作铝厂的种分槽，当叶轮线速度为2.8m/s时，即可保持槽中的结晶颗粒处于均匀的悬浮状态。该机的技术性能列于表2。
国外涡桨发动机的发展_周辉华
0 概述 涡轮螺旋桨（简称涡桨）发动机是一种主要依靠螺旋桨产生的拉力或推力驱动飞机的航空动力装置，非常适合中等飞行速度（400～800km/h ）的飞机使用。与航空活塞式发动机相比，涡桨发动机具有功重比大、迎风面积小、振动小等优点，特别是随着飞行高度的增加，其性能更为优越；与涡轮喷气和涡扇发动机相比，它又具有耗油率低、起飞推力大等优点。涡桨发动机的这些特点对于往返于中小型机场甚至简易机场的短、中程运输飞机和通用飞机来说是非常适宜的。自20世纪50年代起，世界各国纷纷发展了以涡桨发动机和涡扇发动机为动力的中型运输机，其后因涡桨发动机高速性能不理想，市场逐渐被涡扇发动机挤占。近年来，由于燃油价格飙升，涡桨飞机的经济性优势更为凸显出来，同时随着螺旋桨设计、制造技术的进步，涡桨飞机在高亚声速 国外涡桨发动机的发展 摘 要:以航空发动机的技术性能为重点，通过对比、分析涡桨发动机的发展历程、发展现状，发展途径和发展计划，预测其未来的技术发展趋势并整理出成功的发展经验，为我国涡桨发动机的发展提供参考。 Abstract: Focusing on the technical performance characteristics of aero-engine,this article analyzes the development status, approach,trend,experience of turbo-propeller engines, and provides reference for the turbo-propeller engine research. 关键词：涡桨发动机；发展现状；发展途径；发展趋势；发展经验 Keywords: turbo-propeller engine ；development status ；development approach ；development trend ； development experience The Development Prospect of Turbo -Propeller Engines 周辉华/中航工业航空动力机械研究所 飞行时的推进效率大大提高，涡桨飞机重新受到军民用户的青睐，其市场开始逐渐复苏，涡桨发动机也被誉为“明天的绿色动力”、“支线飞机的脊梁”。 本文通过对比、分析国外涡桨发动机的发展历程、发展途径，整理出成功的发展经验和未来发展趋势，为我国涡桨发动机的发展及航空发动机产业的腾飞提供参考。 1 国外涡桨发动机发展历程和现状 1.1 国外涡桨发动机发展历程 1942年，英国研制出世界上第一台涡桨发动机“曼巴（Memba ）”，配装在皇家海军“塘鹅”舰载反潜飞机上。1945年由Derwent 涡喷发动机发展成的涡桨发动机，装于皇家空军著名的“流星”战斗机上首飞成功，标志着涡桨发动机进入实用阶段。此后，英国、美国和前苏联也陆续研制 出多种涡桨发动机，如Dart 、T56、AI -20和AI -24等。强劲的动力造就了一大批声名显赫的运输机和轰炸机。例如，美国于1956年服役的涡桨发动机T56/501，配装于C -130运输机、P -3C 侦察机和E -2C 预警机等多型飞机，经过不断改进改型，功率从2580 kW 发展到4414 kW ，用途上从军用转化为民用，且成系列化发展，目前已生产了17000多台，出口到50多个国家和地区。据报道，目前T56发动机仍在不断发展中，可能还会再服役30年；前苏联的NK -12M 的起飞功率达11025kW,是世界上功率最大的涡桨发动机，用于图-95“熊”式轰炸机、安-22军用运输机和图-114民用运输机等。 加拿大普惠公司的PT6A 发动机在民用涡桨发动机领域，无论是生产数量还是产值，都当之无愧扮演了领头羊角色。短短40年间，该发动机已系列化发展出数十个型别，功率范围涵
搅拌浆
搅拌浆 常规的搅拌形式有锚式、桨式、涡轮式、推进式、框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨，特殊产品甚至会使用较为复杂的MIG式搅拌。 桨叶部分分类 搅拌桨叶的分类，也可以按照桨叶对流体作用所产生的流动型态来分，可将桨叶分成两种类型-轴流式桨叶及径流式桨叶。 所谓轴流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴平行； 螺旋推进式桨叶即是一种典型的轴流式桨叶；所谓径流式桨叶，是指桨叶的主要排液方向与搅拌轴垂直。 桨叶特点： 1、锚式、框式使用于低转速一般在60至300rpm之间，这是因为考虑到锚式、框式长度多有3到5米，支撑点位于轴头，搅拌轴强度有限，高速下搅拌轴跳动比较大，特别是搅拌底部晃动幅度很大，甚至会碰到反应釜内壁。同时结合物料的粘度选取转数，粘度大转速低，粘度小转数适当的高点。 2、涡轮式：浆叶数量多，种类多，转速高，使流体均匀地由垂直方向运动改变成水平方向运动。 3、推进式：推进式也称旋桨式，常为整体铸造，采用焊接时，模锻后再与轴套焊接，加工较困难。制造时应做静平衡实验。可用轴套、平键和紧定螺钉与轴连接。 桨叶选择： 在选搅拌之前，除了关注物料有几相、体积、密度、粘度、混合要求等等之外。还应该关注反应机理。有的反应速度是由反应本身决定的，例如有的有机反应本身就进行的很慢，在这种条件下增强（或减弱）搅拌效果对反应收率、反应时间的影响不大；而有的反应，速度主要是由扩散控制的，反应本身进行的很快，在这种情况下增加搅拌效果则反应收率以及反应时间都会有很好的改善。 搅拌器设计基本常识： 1、确定搅拌目的：如进行液液混合、固液悬浮、气液或液液分散，是否需要实现传热、吸收、萃取、溶解、结晶等工艺目的。根据工艺特点选择搅拌桨形式。 2、计算搅拌作业功率：即搅拌过程进行时需要的动力 参考公式：功率=功率准数*液体密度*转数的3次方*浆径的5次方。 功率准数的计算复杂，与罐径、浆径、桨叶宽度、角度、层数、粘度、挡板数、挡板尺寸有关。 3、选择电机功率:考虑到效率后的计算值应大于或等于1.5倍的搅拌作业功率即可。 4、有关最低临街搅拌转数的确定：这个转数是满足搅拌目的的最低转数而不是搅拌轴的临界转数。 5、根据功率选择及校核搅拌轴、桨的刚度和强度。 6、配用减速装置时还要考虑减速机的使用系数及减速机的承载能力。 7、对于细长轴还要考虑增加支撑，中间或底部支撑。
圆盘涡轮式桨叶对搅拌槽混合特性影响的CFD研究
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2014年第33卷第5期 ·1118·化 工 进 展 圆盘涡轮式桨叶对搅拌槽混合特性影响的CFD 研究 贾慧灵1， 2，齐岩1，李沼希1 （1内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古 包头 014010；2北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029） 摘要：利用CFD 技术对圆盘涡轮式搅拌槽内的浓度场进行数值模拟研究，主要考察了常见的平直桨叶（90°）、斜桨叶（60°和45°）的安装位置对混合时间θm 、单位体积混合能W r 和浓度标准差σ的影响。在标准安装高度的平直桨叶下，对槽内速度进行分析，得到的数据与实验值非常吻合。研究表明：圆盘涡轮式桨叶由标准安装高度降低时，搅拌槽内的流型由径向流转变为轴向流，并且90°、60°和45°的转变为轴向流的相对安装高度（C/H ）分别为0.20、0.233和0.267；混合时间是由槽内顶部和底部检测位置决定的；桨叶的标准相对安装高度（C/H =1/3）并不是混合性能最优的位置，针对90°、60°和 45°三种倾角的桨叶，在相对安装高度分别为0.213、0.267和0.320时的搅拌混合性能最佳；综合考虑省时、节能和混合均匀性的因素，倾角为45°的桨叶最佳，60°的桨叶次之。 关键词：圆盘涡轮式桨叶；混合性能；安装高度；倾角；计算流体力学 中图分类号：TQ 027 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2014）05–1118–06 DOI ：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.05.008 CFD research for influence of disk turbine blade on mixing characteristics in stirred tank JIA Huiling 1， 2，QI Yan 1，LI Zhaoxi 1 （1Institute of Mechanical Engineering ，Inner Mongolia University of Sciences and Technology ，Baotou 014010，Inner Mongolia ，China ；2School of Materials Science and Engineering ，Beijing University of Chemical Engineering ，Beijing 100029，China ） Abstract ：Concentration field in the stirred tank with disc turbine paddle was studied by numerical simulation method CFD. This paper mainly investigated the effects of the location of the common straight blade (90° ) and inclined blades (60° and 45°) on mixed time θm ，mixing energy per unit volume W r and the concentration standard deviation of mixing σ. The data of simulation speed agreed well with experimental data under the standard installation height of straight blade. The research showed that flow pattern within the mixing tank turns from radial flow into axial flow when the installation height of disc turbine blade is decreased from the standard height. The relative installation height (C/H ) of 90°，60° and 45° paddle was 0.20，0.233 and 0.267 respectively when flow pattern turned into axial flow. Mixing time was decided by the top and bottom detection positions of tank. The standard relative installation height (C/H = 1/3 ) was not the optimal location of the mixing performance. The mixing performance of 90°，60° and 45° blades was optimal when the relative installation height was at 0.313，0.267 and 0.320 respectively. Combing the advantages of saving time ，energy and mixing uniformity ，blade of 45° was the best and 60o took the second place. Key words ：disc turbine blades ；mixing performance ；installation height ；inclined angle ；CFD 第一作者及联系人：贾慧灵（1976—），女，博士研究生，副教授，从事化工过程及设备研究。E-mail hl_jia@https://www.360docs.net/doc/37378444.html, 。 收稿日期：2013-10-29；修改稿日期：2013-12-22。 基金项目：内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目（NJZY14169）及内蒙古科技大学教学（教改）研究项目（JY2013042）。