SK型靜態混合器出口速度特性研究幸

石大留戀

靜態混合器怒上世紀70年代初發展趁來的
一種新型高效混合設備，它由在光滑直管內置
人不霹形狀混合憑俘梅成，混合元件豹操入使得
管內流體的湍動程度大大增加，對混禽、傳熱、反
應及萃取等過程均有較好的強化作用，靜態混合
囂也因此在化工、蠶漣、制藥及環保等行業獲得廣
泛應用‘2’引。
混合元件在實現管內化工過程強化的同時，
也使流體流經混會管的壓力損失大大寒予滾經光
滑空管式的玨力損失H≯j。如何在實現過程強化
的同時盡量減少艉力損失是目前靜態混合技術研
究的重要內容之一。解決這一問題一般從蘸方薅
考慮：一方面，是開發新的離效混合元件；另一方
面是對已有靜態混合器進行改造。楊建州等曾提
窶將SK型靜態混會器扭旋睜冀閹距蠢零增熱翻
混合元件長度的三分之一，來實現在保持傳熱效
果的同時降低壓力損失，進行了相應的實驗驗
證口l，并分析其淼因是醫流體在離開混合元終蠢
仍能在一定距離內維持較商湍動程度所致。筆者
在此基礎上通過LDV實驗測量對SK猁靜態混合
器的爨弱速度特鏈進行磁究，雋文麩【7】提出的
方法用于混合等其他過程及扭旋葉片闖距的優化
提供幫助。
1 實驗裝置與測量
實驗裝置如圖1所示，由泵、變顙器、永箱、流
量計、閥門、靜態混合器及管線等構成介質循環系
統，袋用丹麥DANTEC公霹生產的三維五光寒激
光多瞢勒測速儀(LDV)進行速度測基。
enⅨ蠢卜
I l 摩5 3
圖1 實驗系統流程示意羼
l——求豢； 2——蘩； 3——實驗臺；
4——靜態混合器；5——服力表；6——流量計；
7——閥門
SK型靜態混合器管內徑D雋40mm，元佟長
徑比為1，即單個混合元件的長度五為40mm，混
合管及混合元件材料為農機玻璃，每管中布燮5
對lO個混合元件，厚約4mm，其混合無俘為翹角
·蓮寧雀辯鼓凌莢瑗目(2006223001)。
··張春梅．女，1975年11月生，講師，柱讀博士研究毖。天津市，300072。
萬方數據
第36卷第5期化工槐藏263
180。的扭旋葉片，左旋、右旋葉片在管內錯開90。
交著排列。實驗議水勢赍質，承蹤粒子努DAN—
TEC公司推薦的比重與水接近、主要成分為二氧
化硅且粒徑為8～12tim的空心玻璃球。
出予靠近上下管壁處數據采集圪較爨難瑩禳
對誤差較大，又考慮到靜態混合器的出口速度分
布理論上具有一定對稱性，因此僅對出口截面部
分區域進行測量，測量點布置翔鼴2所忝，在截蘧
的幾何中心處菇=0、Y=0。
躅2 盎口戴鶯測點布黑示意霉
2測量結果與分析
實驗在湍流狀態下進行，流場中任意一點的
運動速度粥時均速度來表示，用速度脈動均方根
值與湍流強度來描述流場湍流特性。參數表達
式‘33分別為：
1耋
雅·。萬i毛恥“
聒。≮√藹(狂菇喵。)2
L=￡
武中‰——第i次湃得的該患a方淘《霹為轆
向、周向或徑向)瞬時速度；
攆——取樣時聞內獲褥的示蹤粒子的數
量，即測量次數；
M．——口方向時均速度；
茸。-一玨方向速度脒動均方根；
L——D方向湍流強度。
2．1時均速度特性
由予混合元件懿律用，流體在混合管內會形
成旋渦，而離開混合管后由于流體內摩擦的作用，
旋渦會逐漸消失。蹦3為宏觀平均流速0．3m／s
下3個截面的時均速度矢量圖，圖中速度矢量為
徑向速度冬切高速度豹矢量懿趣瑟不禽軸商速
度。
c．甩出口30mm處的截面
毽3 出搿藏函上速度矢量瘸
由圖3可看出，在距出口5mm截面上，在坐
標(一2，一8)與(2，8)位置附近大致對稱分布有
兩個旋渦，它們對漉體的徑兩混合有一定的強像
作用。截距出口15mm截面上旋渦已大大減弱．
兩在距出口30ram簸露上旋渦已完全消失。表明
流體離殲混合管出愆1／8元件長度時，巍混合元
件引起的徑向混合強化作用仍有一定的持續，離
殲混合管趲日3／8元件長度時經向混合強毒l二詐用
接近消失，在離開混合管出口3／8—3／4元件長度
之間徑向混合強化作用完全消失。