SK型静态混合器摩阻系数与混合效果的模拟研究

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备，其结构是在圆形管道内放置特殊结构的组合元件，依靠流体自身的动力（压力降），使需要混合的流体受到流道形状和截面变化等约束，进行分流切割、合流剪切以及旋转搅动等运动，最后达到良好的分散和混合效果[1]。目前静态混合器已经在化工、石油、环保、食品以及医药等行业得到广泛的应用[2]。

SK 型静态混合器是一种高效的管式混合设备，其混合作用基于混合单元中的螺旋板使流体介质产生径向速度脉冲，形成主体对流和涡旋运动，使流体混合均匀。其混合元件结构见图1，流体流经混合元件时被其内部单元不断切割，同时由于内部元件旋转扭曲90°。迫使流体的流动方向不断变化，产生对流和涡旋运动，被分割的流体在两个单元之间合流，之后再次被分割，流体不断进行分散、对流、涡旋、合流，达到混合均匀的效果[3]。

图1 SK 静态混合器结构示意图Fig.1 Scheme of SK static mixer

压降是静态混合器选型的重要参数之一，压降决定能耗。流体在SK 型静态混合器中流动，摩阻系数主要有三部分组成：① 螺旋板使流体被迫转向90°产生的局部阻力；② 流体在相邻两个混合单元间流动产生的局部阻力；③ 流体在螺旋板与管壁之间流动产生的沿程阻力。

国外对静态混合器的研究较多。Luong Thi Cam Tu[4]通过实验研究了牛顿流体及非牛顿流体在层流条件通过Kenics 静态混合器的压力降与雷诺数关系。Hyun-Seob Song[5]通过CFD 软件模拟研究Kenics 型静态混合器压力降，利用因次分析法分析其压降与三个无因次数群有关，为摩阻系数与雷诺数及长径比，并最终拟合得到和以前文献不同，适合全体雷诺数范围的压力降与雷诺数及长径比关系式。……