三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器的結(jié)構(gòu)與流場數(shù)值模擬

陳辰 皮成忠 楊鎮(zhèn)亮 張輝

摘要：為滿足造紙生產(chǎn)過程通過靜態(tài)混合器添加各類化學(xué)品的發(fā)展要求，同時為解決傳統(tǒng)靜態(tài)混合器的掛漿、破壞某些高分子化學(xué)品結(jié)構(gòu)、混合器結(jié)構(gòu)復(fù)雜和易堵塞不易清理等問題，研發(fā)了三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器，其內(nèi)部特征結(jié)構(gòu)為3個取自管壁的葉片呈120°均勻分布于管壁內(nèi)側(cè)；利用FLUENT軟件對其工作過程的內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬，并建立一套實驗裝置以對模擬結(jié)果進行驗證。FLUENT的流場模擬分析結(jié)果表明，該靜態(tài)混合器可使內(nèi)部流場在壓力、速度大小和方向、流體湍流情況發(fā)生有效變化，進而使流體物料充分混合；與目前常用的標準型Kenics靜態(tài)混合器相比，三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器具有簡單、高效、節(jié)能、不易掛漿和不易剪切破壞高分子類化學(xué)品結(jié)構(gòu)的特點，可對流體物料進行分流和混合。

關(guān)鍵詞：三角形管壁葉片；靜態(tài)混合器；結(jié)構(gòu)組成；混合流場特征；FLUENT；數(shù)值模擬

中圖分類號：TS734+1文獻標識碼：ADOI：1011981/jissn1000684220180334

隨著人們對紙和紙板性能要求的不斷提高，不同性能的造紙用化學(xué)品被添加到抄紙過程中[14]。靜態(tài)混合器是指在管內(nèi)沒有運動部件、只有靜止元件的高效混合設(shè)備[56]。不同于動態(tài)混合器，靜態(tài)混合器是以流體的軸向流動動能為動力、配以管內(nèi)固定的各種復(fù)雜構(gòu)件的作用，使流體物料在管內(nèi)流動時多次產(chǎn)生分割分流、導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)、阻隔剪切、碰撞沖擊、歸并合流等流動方式，導(dǎo)致流體層流的運動速度梯度增大或者形成湍流及新的層流，繼而使流體物料充分混合[7]。

自20世紀70年代以來，國內(nèi)外已發(fā)明的靜態(tài)混合器不勝枚舉[826]，但目前使用率最高的仍是經(jīng)典的幾個模型，如日本東麗株式會社的hi型混合器、德國巴斯夫公司的巴斯夫型混合器、美國羅斯公司的Rossisg型混合器、瑞士蘇爾式公司的Smv型和Smx型混合器[2425]及美國肯尼斯公司的Kenics型混合器[26]。這些經(jīng)典模型因結(jié)構(gòu)緊湊、能耗低、性能高、操作靈活性大、流程簡單和安裝檢修方便等優(yōu)點[2122]，仍被廣泛應(yīng)用于化工、造紙、醫(yī)藥、食品、環(huán)保、石油和煉油等行業(yè)，其工藝過程囊括液液、液氣、液固和氣氣等不同形態(tài)物料的混合[3]。

基于計算流體力學(xué)（CFD）和計算機技術(shù)的發(fā)展，通過模擬分析，可更宏觀和微觀地觀察靜態(tài)混合器的特性及其使用效果，不僅方便了部件的改進，簡化了操作流程，而且給出流場的詳細信息?，F(xiàn)今，模擬分析已成為研究流體模擬方面的主流方式[2736]。

本研究根據(jù)抄紙過程中漿料及添加的各種化學(xué)品（特別是高分子化學(xué)品）的特點，針對目前被廣泛使用的各種靜態(tài)混合器的不足，研發(fā)了一種新型靜態(tài)混合器——三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器；基于CFD，利用FLUENT軟件對該混合器工作過程中的內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬，并建立一套實驗裝置以對模擬結(jié)果進行驗證，為開發(fā)新式靜態(tài)混合器提供了一種新的結(jié)構(gòu)思路及理論支持并給予實驗證明。

1三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器

由于不同性能造紙用化學(xué)品的添加，迫切需要高效、低能耗、不易掛漿和堵塞、不易在流動過程產(chǎn)生剪切作用而破壞某些大分子化學(xué)品的結(jié)構(gòu)、易清洗、易制作加工且價低的漿料纖維與化學(xué)品懸浮液混合器[4]。根據(jù)國內(nèi)外靜態(tài)混合器樣式檢索查新現(xiàn)狀、結(jié)合上述需滿足的功能特征要求，本課題組研發(fā)了一圖1三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器單元節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖種三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器，并已獲國家發(fā)明專利授權(quán)（ZL2016101367784）[37]。

11三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器的結(jié)構(gòu)與工作原理

111基本結(jié)構(gòu)

三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括單元節(jié)筒體和固定安裝在筒體內(nèi)壁的葉片。圖1（a）中實線部分為葉片，虛線或點劃線部分為圓管；圖1（b）為圖1（a）的軸測圖。葉片是由制作筒體所用的管材直接切割形成的三角形管壁葉片，3片三角形管壁葉片呈120°均勻分布在管內(nèi)壁上，可將流體物料分隔成相互不完全斷流的3個大致區(qū)域。

三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器的結(jié)構(gòu)與流場數(shù)值模擬第33卷第3期第33卷第3期三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器的結(jié)構(gòu)與流場數(shù)值模擬112工作原理

由于葉片的弧形葉面1為偏斜轉(zhuǎn)向安裝，流體物料在軸向移動的同時，受到葉片的導(dǎo)流作用，其在每塊葉片區(qū)域內(nèi)形成向筒內(nèi)壁方向的偏旋轉(zhuǎn)向，“軸向移動”與“向筒內(nèi)壁方向的偏旋轉(zhuǎn)向”的結(jié)合使3個區(qū)域流體形成小螺旋渦流前行；當流體離開葉片底面3后，各區(qū)域流體匯合，在各自原有的慣性流作用下，整體流圍繞軸心產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)前行流動。如此，流體物料進入下一混合器基本單元節(jié)內(nèi)，繼續(xù)下一個“逐漸分隔、旋轉(zhuǎn)、匯合”周期[38]。

12三角形管壁葉片的制作

葉片的制作見圖2。參照圖2（a），取一段圓管（根據(jù)葉片設(shè)計大小，確定管高度），在管壁上按照虛線切割形成垂直面2；同時在管壁上按照點劃線切割形成弧面1（弧面1各處與筒壁面保持垂直），同時與軸垂直形成底面3，底面3的長度取決于設(shè)計的葉片角度和大?。淮怪泵?與底面3呈直角。制成的葉片見圖2（b）。在焊接時（見圖2（c）），將弧面1與圓管內(nèi)壁4貼合焊接，葉片的直角部分伸懸在管內(nèi)；3個葉片呈120°均勻分布在內(nèi)壁上?；旌掀魇褂眠^程中，流體物料的流向如圖2（c）中的F所示。

（1）圖2中的垂直面2的長度和弧面1的弧面長度，決定了底面3的長度以及弧面1與垂直面2形成的夾角（稱為切割角α）。其中，底面3的較佳弧長為0083～0167倍的混合節(jié)圓筒圓周弧長；切割角α在15°～30°之間。

（2）制作葉片時，保持切割面與管壁面間垂直，切割成葉片后保證各面之間形成的棱角平滑；葉片與管壁面焊接后，保持表面平滑。葉片尖端與管壁的“起始焊接接觸連接角β”（見圖2（c））為0°；葉片尖端與筒內(nèi)壁接觸點為S點，與底面接觸點為E點，SE與筒體軸線形成的γ角（見圖2）根據(jù)情況可變化，但γ≤60°。

（3）三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器在使用過程中以基本單元節(jié)為基礎(chǔ)，每個（或每2個）單元節(jié)兩端加工有法蘭，并相互連接，相鄰單元節(jié)或相鄰混合單元的葉片旋向可以改變成反向交錯。

（4）如果混合節(jié)圓筒直徑較大，或希望在單元節(jié)內(nèi)使流體物料的分隔和圖2三角形管壁葉片的制作和安裝焊接示意圖圖3管內(nèi)壁的3個主葉片兩兩中間加焊3個小葉片旋轉(zhuǎn)程度進一步提升，則可再在管內(nèi)壁的3個葉片兩兩中間加焊3個小葉片，見圖3。

2三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器內(nèi)部流場數(shù)值模擬

21建立模型

211物理模型

三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器數(shù)值模擬物理模型如圖4所示。

用Pro/e軟件進行建模時，選取的管道直徑為100 mm。葉片是由筒壁所截取，并且底面3的較佳弧長為0083～0167倍的混合節(jié)圓筒圓周弧長，同時根據(jù)設(shè)計要求，葉片應(yīng)定位于管壁內(nèi)側(cè)。因此，本模擬實驗選取單個葉片的弧長為46 mm，葉片模擬圖如圖4（a）所示。為了便于觀察管壁內(nèi)部的流體流場情況，先選擇管壁長度為640 mm，筒體直徑為100 mm，建立的模型圖如圖4（b）和圖4（c）所示。

212數(shù)字建模

針對三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器做出如下假設(shè)：混合管中的流體不可壓縮并連續(xù)，流場分布并不隨時間變化，而且溫度恒定，無重力影響[56]。

22CFD網(wǎng)格劃分及模擬計算

221網(wǎng)格劃分

本研究采用Ansys Workbench的CFD進行網(wǎng)格劃分，先使用Pro/e軟件進行建模，然后導(dǎo)入到Ansys Workbench中的Fluent功能里，再導(dǎo)入到Geometry中對管壁的內(nèi)部進行“填充”并分別對葉片、管壁、靜態(tài)混合器的出口及入口進行選擇和命名；完成后，保存并打開Mesh功能，對此靜態(tài)混合器的整體和葉片分別進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖5所示。

222邊界條件設(shè)置

以水作為流體介質(zhì)，并選用kepilon湍流模型，流體進入速度初步定為5 m/s，流體的其余參數(shù)（溫度和壓力）設(shè)定均使用默認值。

23計算結(jié)果與分析

231流體在靜態(tài)混合器中的運動軌跡

速度流線圖將流場內(nèi)流體的運動軌跡和方向以流線的形式表示出來，其可以直觀地顯示出流場內(nèi)流體的流動情況，包括流體流動方向及流動的總體趨勢。

三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器內(nèi)部的流場如圖6所示，其中，圖6（a）為速度流線圖，圖6（b）為x-y截面上的速度流線截面圖。從圖6可見，流體在靜態(tài)混合器內(nèi)部發(fā)生了旋轉(zhuǎn)和混合。由圖6（a）管壁內(nèi)部流場的速度流線圖可知，三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器內(nèi)部的流場在流動動力的推動下被管壁內(nèi)部的葉片切割和分隔，隨著流體從靜態(tài)混合器入口處進入以及葉片作用面的增加，流體發(fā)生分隔的效果越加明顯，直到脫離葉片尾部后發(fā)生混合。以上過程顯示了靜態(tài)混合器內(nèi)部流場的流體在葉片作用下發(fā)生的動態(tài)變化，該靜態(tài)混合器可對流體產(chǎn)生混合作用。

232流體在靜態(tài)混合器中的速度分布

流場速度云圖可以直觀地反映管壁內(nèi)部流場各部分流體的速度變化情況。圖7（a）為管壁內(nèi)部x-z截面和y-z截面處流場速度云圖，其上端為靜態(tài)混合器入口處，下端為靜態(tài)混合器出口處。由圖7（a）可看出，流體剛進入靜態(tài)混合器時的速度不變，遇到葉片時，其速度加快。圖7（b）為葉片前端流場速度云圖。由圖7（b）可知，流體在初遇葉片時中心部位的速度不變，而在葉片兩側(cè)的速度均有提高。圖7（c）為葉片末端的流場速度云圖。由圖7（c）可知流體中央部位的速度變化情況，脫離葉片處的流體速度最快，葉片尖端部位的流體速度降低，其他部位的流體圖4數(shù)值模擬物理模型圖5網(wǎng)格劃分結(jié)果圖圖6流體在靜態(tài)混合器中的運動軌跡圖7流體在混合器中速度分布速度提高。綜合對比以上分析可知，在葉片的作用下，同一截面處的流體速度會發(fā)生變化，使得同一截面處的流體速度局部加快及局部減慢，正因此種效果使得流體發(fā)生翻轉(zhuǎn)和混合。

湍流動能圖可直觀地反映流體流場的湍流情況，觀察圖7（d），截取圖為管壁內(nèi)部葉片末端的湍流動能圖，即流體在即將脫離靜態(tài)混合器內(nèi)部的作用部件時所受到的影響。由圖7（d）可知，在混合器內(nèi)部構(gòu)件，即3個呈120°均勻分布的三角形葉片的強制作用下，流體被迫發(fā)生了湍流流動，且葉片兩側(cè)湍流動能的強度提高效果最明顯。

233流體在靜態(tài)混合器中的壓力分布

壓力云圖可宏觀地反映流場內(nèi)壓力的變化情況，通過壓力變化可了解流體流場的變化情況。本次模擬結(jié)果選用4組壓力云圖進行分析，結(jié)果如圖8所示。圖8（a）是流體在靜態(tài)混合器入口方向上的壓力云圖。由圖8（a）可知，流體在葉片初始位置的壓力最大，隨著流體向管壁內(nèi)部流動，流體壓力逐漸減小，表明流體因受到葉片的強制性作用，壓力發(fā)生了變化。

圖8（b）為靜態(tài)混合器出口方向上的流體壓力云圖。由圖8（b）可見，流體在靜態(tài)混合器出口初始位置的壓力最小，然后逐漸增大，直至葉片末端后，壓力呈逐步上升趨勢。綜合比較圖8（a）和圖8（b）可知，管壁內(nèi)的流體在剛受到葉片的作用時，由于葉片的作用面積小，流體的壓力變化不大；隨著流體在管壁內(nèi)部流動的深入，并與葉片的接觸面積逐漸增大，葉片對流體的作用逐漸增大。由以上分析可知，流體在葉片的作用下發(fā)生了流動的變化。

圖8（c）反映流體剛接觸到葉片前端時受到葉片作用而產(chǎn)生的壓力變化。由圖8（c）可知流體在葉片兩側(cè)壓力的增大和減小。

圖8（d）是流體在經(jīng)過葉片末端、出流場的壓力變化圖。與圖8（c）比較可知，流體中央處的壓力減小并發(fā)生規(guī)則變化，在葉片作用以及流體動力的推進下，流體的流動狀態(tài)發(fā)生改變。

綜上分析可知，隨著流體與靜態(tài)混合器內(nèi)部構(gòu)件圖8流體在靜態(tài)混合器中的壓力分布葉片接觸面積的逐漸增加，流體的壓力不均勻分布，使得流體發(fā)生混合。

234軸向變化折線圖

為了便于觀察靜態(tài)混合器內(nèi)部不同部位處流體的變化情況，分別象征性地選擇了流場中心部位、靠近葉片部位、葉片末端部位，緊鄰葉片部位、葉片中心部位和葉片前端部位這8條代表性流線為參考基準（見圖9）并進行數(shù)據(jù)的采樣和觀測。

圖9選取流場中的8條代表性流線靜態(tài)混合器內(nèi)流體的速度、壓力和湍流動能的變化折線圖如圖10所示。由于靜態(tài)混合器的入口方向為z軸負向，所以圖10中x軸負向為流體的流動方向。

選取的8條參考流線所代表位置的流體速度變化情況如圖10（a）所示。由圖10（a）可知，當流體直接作用在葉片上時，3條參考流線處的速度變化最大，其余沒有直接作用在葉片上的參考流線處的速度變化較小。變化最大的折流線顯示的是作用在葉片末端的流場速度變化情況，該位置的流場速度較其他位置流場變化明顯?？傮w來看，整個流場以相同的速度進入靜態(tài)混合器，與靜態(tài)混合器葉片發(fā)生碰撞等直接作用后，在葉片位置的流場速度變化明顯，其他位置的流場速度變化稍??；隨后，流體由于在各位置的速度波動而發(fā)生的相互碰撞導(dǎo)致整個流場各位置處的速度均有明顯變化，進而在葉片末端使流體發(fā)生混合。

選取的8條參考流線所代表位置的流體壓力變化情況如圖10（b）所示。由圖10（b）可知，整個流場以相同壓力進入靜態(tài)混合器，直接作用在葉片末端位置處的流場壓力變化最大，其余位置的流場壓力皆有明顯程度的變化；作用在葉片附近處的流場壓力先是突變，進而緩慢變小，最后趨于相同。由此可得知，流體的壓力在葉片的作用下發(fā)生了強制性的變化，同一截面處的壓力不同使得流體發(fā)生內(nèi)部的擠壓碰撞和混合。

圖10流體速度、壓力和湍流動能變化折線圖選取的8條參考線所代表位置的流體湍流動能變化情況如圖10（c）所示。由圖10（c）可知，流場內(nèi)首先接觸并直接作用在葉片前端位置處的流體湍流動能變化最明顯，其余部位均有明顯的湍流動能變化。由此可知，流體由于受到葉片的切割、分離、混合使得流體內(nèi)部產(chǎn)生了湍流。

以上內(nèi)部流場數(shù)學(xué)模擬獲得的圖形和數(shù)據(jù)可直觀地反映出流體在三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器內(nèi)流場不同位置以及整體上發(fā)生的速度、壓力、湍流動能的變化。由以上分析可知，三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器內(nèi)的葉片可以有效地把流體內(nèi)的流場進行切割、分離并最終使其發(fā)生混合，改變了各位置處流體的速度大小和方向、壓力大小及湍流情況，表明該新型靜態(tài)混合器不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且具有良好的混合效果。

3實驗驗證

31實驗?zāi)康呐c裝置

為了進一步驗證本課題組研發(fā)的三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器的效果，建立一套如圖11所示的實驗裝置。圖11中，4為被測靜態(tài)混合器實驗單元，靜態(tài)混合器有2種，一種為本課題組研發(fā)的三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器；另外一種為標準型Kenics靜態(tài)混合器（見圖12）[7]，每種混合器采用2個單元節(jié)。該套實驗裝置主要測量流體物料經(jīng)過靜態(tài)混合器時的壓力降、流速變化及分布、掛漿情況。其中，小型中濃漿泵型號為GNF292，流量15 m3/h，揚程≥30 m，轉(zhuǎn)速960 r/min，功率15 kW，進出口直徑33 mm，配套電機型號Y100L6。流量計選為XSLDC紙漿流量計，流速范圍02～8 m/s。

圖11三角型管壁葉片式靜態(tài)混合器

效果驗證實驗裝置示意圖圖12標準型Kenics靜態(tài)混合器結(jié)構(gòu)原理圖32實驗方法

物料為經(jīng)過打漿后的漂白針葉木漿。測定漿濃分別為0（清水）、02%、05%、10%、15%、20%、25%、30%的流體物料經(jīng)過2種靜態(tài)混合器時的壓力降、流速變化及分布、掛漿情況。紙漿泵揚程為32 m。

壓力降通過靜態(tài)混合器兩側(cè)的壓力表測定；流速分布采用實驗室用高速攝像機（Phantom V611，12位SRCMOS圖像傳感器，分辨率1280×800，速度6242幀/s）測定，測定時加入微量的染色纖維；掛漿情況的分析方法為：流體物料在靜態(tài)混合器流經(jīng)20 min后，將靜態(tài)混合器拆卸并豎起觀察。

33實驗效果分析

331流體物料在2種靜態(tài)混合器中混合的壓力降對比

不同漿濃條件下，流體物料在2種靜態(tài)混合器中混合前后的壓力降如圖13所示。

圖13不同漿濃下流體物料在靜態(tài)混合器中

混合前后的壓力降變化曲線由圖13可知，漿濃低于05%時，流體物料在2種靜態(tài)混合器中混合前后的壓力降基本相同；漿濃超過05%后，流體物料在標準型Kenics靜態(tài)混合器混合前后的壓力降逐漸明顯增大（呈正指數(shù)上升，可判斷紙漿出現(xiàn)非牛頓流體特性）；當漿濃達到3%時，流體物料在三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器混合前后的壓力降比在標準型Kenics靜態(tài)混合器混合前后的壓力降低26%。

332流體物料在2種靜態(tài)混合器中的流速變化與分布對比

漿濃低于02%時，流體物料在標準型Kenics靜態(tài)混合器中的流速變化快，且局部湍流（小渦流）范圍大；而流體物料在三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器中的流速變化過渡相對平穩(wěn)。漿濃超過05%時，流體物料在標準型Kenics靜態(tài)混合器中的流速變化逐漸減小，局部湍流（小渦流）范圍明顯收斂，但在葉片平直板口入口處，漿料流動的受阻明顯增大。當漿濃高于2%時，流體物料在這2種靜態(tài)混合器中的混合流速變化相當。本課題組研發(fā)的三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器中的流體物料流速變化過渡相對平穩(wěn)，漿料流動的阻力極小，且漿料流旋轉(zhuǎn)作用更好。

3332種靜態(tài)混合器的掛漿情況對比

漿濃低于02%時，標準型Kenics靜態(tài)混合器基本不掛漿，而三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器不掛漿。漿濃超過05%時，標準型Kenics靜態(tài)混合器掛漿明顯增加，漿濃達3%時，掛漿十分明顯；而三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器未出現(xiàn)掛漿現(xiàn)象。

3342種靜態(tài)混合器的混合效果對比

從高速攝像機獲得的彩色漿料纖維微觀分布圖和數(shù)據(jù)分析可知，這2種靜態(tài)混合器的混合效果基本相當。

3352種靜態(tài)混合器對某些高分子化合物的剪切破壞作用比較

眾所周知，造紙過程常用助留劑（單元和雙元系統(tǒng)）是以高聚物為主。常用的定著劑為聚胺（Polyamine）、聚二烯丙基二甲基氯化銨（Polydadmac）、聚丙烯酰胺類和聚乙烯亞胺（Polyethyleneimine）。這些助留劑因絮凝所產(chǎn)生的絮團極易受剪切力作用破壞。紙機上漿系統(tǒng)中產(chǎn)生剪切力最大的設(shè)備是沖漿泵和壓力篩，為了避免強剪切力破壞絮團，使用助留劑時通常需要把至少一個化學(xué)品加在壓力篩之后，而不能把所有的助留劑加在壓力篩前[3940]。

“混合元件葉片的掛漿”即意味著對某些高分子化學(xué)品產(chǎn)生“剪切作用”。實驗結(jié)果表明，標準型Kenics靜態(tài)混合器運行一段時間后有明顯掛漿現(xiàn)象，尤其是漿濃較高時，而三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器不掛漿。所以三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器不易對某些高分子化合物產(chǎn)生剪切破壞作用。

4結(jié)論

為滿足造紙生產(chǎn)過程越來越多的通過靜態(tài)混合器添加各類化學(xué)品的發(fā)展要求，同時為解決傳統(tǒng)靜態(tài)混合器的掛漿、破壞某些高分子化學(xué)品結(jié)構(gòu)、混合器結(jié)構(gòu)復(fù)雜和易堵塞不易清理等問題，本課題組研發(fā)了三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器。

41三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器是一種創(chuàng)新型靜態(tài)混合器，其內(nèi)部構(gòu)件特征為：混合葉片是直接由制作混合器筒體所用的管材切割形成的三角形管壁葉片，3片葉片呈120°均勻分布在內(nèi)壁上。如果混合器單管筒直徑較大，或者在單元節(jié)內(nèi)希望進一步提升流體物料的分隔和旋轉(zhuǎn)程度，可再在管內(nèi)壁的3個葉片兩兩中間加焊3個小三角形葉片。

42FLUENT的流場模擬分析結(jié)果表明，該靜態(tài)混合器基本單元節(jié)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)被混合流體物料的“逐漸分隔、旋轉(zhuǎn)、匯合”的變化，從而達到有效均勻混合的目的。

43當漿濃低于05%時，流體物料在三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器和標準型Kenics靜態(tài)混合器中混合前后的壓力降基本相同；漿濃超過05%后，流體物料在標準型Kenics靜態(tài)混合器混合前后的壓力降逐漸明顯增大（呈正指數(shù)上升，可判斷紙漿出現(xiàn)非牛頓流體特性）；當漿濃達到3%時，流體物料在三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器混合前后的壓力降比在標準型Kenics靜態(tài)混合器低26%。

44漿濃低于02%時，流體物料在標準型Kenics靜態(tài)混合器中的流速變化快；當漿濃大于2%時，流體物料在這2種靜態(tài)混合器中的混合流速變化相當。總體上，本課題組研發(fā)的三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器中的流體物料流速變化過渡相對平穩(wěn)，漿料流動的阻力極小，且漿料流旋轉(zhuǎn)作用更好。

45當漿濃低于02%時，標準型Kenics靜態(tài)混合器基本不掛漿，而三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器不掛漿。漿濃超過05%時，標準型Kenics靜態(tài)混合器掛漿明顯增加，漿濃達3%時，掛漿十分明顯；而三角形管壁葉片式靜態(tài)混合器未出現(xiàn)掛漿現(xiàn)象。因此，三角形管壁葉片式新型靜態(tài)混合器不僅具有良好的的混合效果、不易掛漿、對高分子化合物不會產(chǎn)生剪切作用、流阻小，且其方便制造，葉片生產(chǎn)成本低、便于更換和維修。

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