结晶罐搅拌流场及传热过程的数值模拟.doc

结晶罐搅拌流场及传热过程的数值模拟 第28卷第4期 2010年8月 轻工机糖 Lighttadus~MacJ~ery V01.28No.4 Aug.2010 [研究?设计]DOI:10.3969/j.issn.1005-2895.2010.04.007 缩晶罐搅拌流场及传热过程的数值模拟 陈红生.-.何雄志 摘要:利用CFD技术分别对使用2种不同结构搅拌器的结晶罐内部流场进行详细分析,得到了结晶罐内的流场分布 情况.基于流场分析结果获得搅拌功率等性能参数.同时通过流动与传热的非定常数值模拟,得到了结晶罐内壁面传热 系数分布和强制冷却时结晶罐内部温度分布随时间的变化趋势,绘出结晶液冷却时的温度变化曲线,以上结果均可为该 结晶罐搅拌器及换热结构的设计提供工程参考.图8表2参8 关键词:化工机械;结晶罐;数值模拟;传热;搅拌 中图分类号:TQ027.3;TQ051.7文献标志码:A文章编号:1005-2895(2010)04-0026-04 NumericalSimulationofStirringFluidFieldandHeat TransferProcessinCrystallizer CHENHong.sheng.HEXiong—zhi (1.InstituteofChemicalMachinery,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China; 2.ResearchInstituteofHangzhouWahahaGroupCo.,Ltd.,Hangzhou310018,China; 3.ZhejiangTiatanDesignamp;EngineeringCo.,Ltd,Hangzhou310012,Zh~iang,China) Abstract:Usingcomputationalfluiddynamics(CFD),￡papercarriedoutdetailanalysisofinternalfluidfieldin crystallizerwithtwo—different—structurestirrer,andobtainedthefluidfielddistributionincrystallizer,whichledtogetthe stirringpoweretc.functionparamefers.Besidesthroughnon—constantnumericalsimulationoffluidandheattransferto obtainthedistributionofheattransfercoefficientofcrystallizerSinnersurfaceandthetemperaturedistributionchanging trendwiththetimeininnercrystallizer,drewoutthetemperaturechangingcurveduringcrystalliquidcoolingpreiod. Theresultmentionedabovecanbeanengineeringreferencefordesignofstirrerincrystallizerandconstructureofheat transfer.[Ch,8鲰.2tab.8ref.] Keywords:chemicalmachinery;crystallizingtank;numericalsimulation;heattransfer;stir 0引言 搅拌混合广泛应用于石油,化工,冶金及造纸等行 业中.搅拌槽内物料的混合均匀程度及混合速度是影 响产品质量和设备作业效率的重要因素,搅拌功率,传 热系数是搅拌器设计的重要参数,搅拌槽内叶轮功率消 耗的大小是搅拌罐内液体搅拌程度和运动状态的度量, 也是选择电机功率的依据.另外,搅拌槽内部传热系数 分布是进行传热设计的重要依据.因此,了解搅拌槽内 流体的流动和混合情况能够指导搅拌器的设计,有助于 提高产品质量,降低能耗.由于搅拌槽内的流动是三维 和高度不稳定的湍流,给流场和混合参数的测量带来了 很大困难.近年来,随着计算流体力学(CFD)的发展, 特别是商业CFD软件的不断完善,利用数值模拟技术 获得局部信息已成为现实.基于计算流体力学(CFD) 技术的搅拌器内部流动的数值模拟可以获得流场的详 细信息和试验手段无法测量的数据,全面分析搅拌程度 收稿日期:2010-05-17;修回日期:2010-06-08 基金项目:浙江省自然科学基金项目(Y105077) 作者简介:陈红生(1976),男,浙江杭州人,浙江大学兼任专家,杭州娃哈哈集团工程师,主要研究方向为传感器,流体机械,过 程装备与控制