搅拌反应器气液两相流混合过程的涡旋效应数值模拟

黎义斌，梁开一，歹晓晖，李正贵

（1 兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050；2 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室，四川成都610039）

搅拌器是利用搅拌叶片的旋转效应，实现从机械能向流体能量转换的机械装置，搅拌操作在化工、医药、食品、冶金以及污水处理等多种过程工业中应用广泛，在匀化、乳化、发酵、结晶和聚合等场合中发挥了重要作用。多相流搅拌是石油化工流程中较为通用的混合搅拌技术，特别在聚合反应气液两相高效混合和强化反应过程中，聚合物单体和反应体的多相搅拌和混合具有十分重要的工程意义。在石油化工流程中，聚合反应速率、聚合反应均匀度和聚合反应的产品质量，不仅取决于聚合反应工艺，还受制于聚合反应器的结构型式。搅拌叶片作为聚合反应过程的核心设备，其桨叶的形态是决定搅拌器内部流场形态及影响釜内能量消耗大小的重要因素。Ameur[1]利用CFD 的方法研究了搅拌釜内不同叶轮的流量效率和功耗，发现Maxblend叶轮性能最佳。Bliatsiou 等[2]对不同的叶轮进行分析，发现径向叶轮适用于低剪切力情况。Bao 等[3]对不同叶轮的稀固体悬浮液中的固液传质进行研究，采用电阻层析法测定了盐溶出过程中液体电导率的局部变化，提出了稀固液体系传质系数的量纲为1 关联。Molnár 等[4]创建了一种定量表征搅拌系统中由不同叶轮几何形状和转速引起的均匀性水平的方法，并比较了转子功耗。ZEDNÍKOVÁ 等[5]测量了不同叶轮的运输特性并进行比较，发现Narcissus型叶轮具有更高的体积传质系数。……