Kenics型靜態(tài)混合器和GK型靜態(tài)混合器 流場的數(shù)值模擬及比較

中石油建設(shè)hy

靜態(tài)混合器(static mixer)是20世紀(jì)70年代
發(fā)展起來的一種新型高效化工單元設(shè)備¨'2 J。在
眾多的靜態(tài)混合元件中，使用較為廣泛的是Ken—
ics型靜態(tài)混合元件，這種元件流阻小、混合傳熱
效果好及加工制造相對(duì)容易，但它應(yīng)用到工業(yè)設(shè)
備上其數(shù)量很多，從而帶來了設(shè)備加工量大，安裝
麻煩等缺點(diǎn)，大大影響了生產(chǎn)效率。基于這點(diǎn)，在
Kenics型元件的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種改進(jìn)型元件
(以下簡稱GK型元件)，它克服了Kenics元件在
制造上的缺點(diǎn)，特別是作為大中型換熱器的強(qiáng)化
傳熱元件與Kenics元件相比，其加工制造、安裝
效率能提高幾倍，甚至十幾倍。同時(shí)，它又基本保
留了Kenics元件的基本結(jié)構(gòu)單元，具有強(qiáng)化傳熱
和降低阻力的特點(diǎn)。為使GK型靜態(tài)混合器能更
好地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，有必要對(duì)其流體力學(xué)性能
進(jìn)行研究。
流體流過靜態(tài)混合器形成的湍流場特性決定
了混合、傳熱傳質(zhì)以及反應(yīng)性能，單純的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)
已不能滿足設(shè)計(jì)使用的需求。隨著計(jì)算流體動(dòng)力
學(xué)(cFD)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，采用數(shù)值模
擬方法對(duì)靜態(tài)混合器內(nèi)的流場進(jìn)行研究，能夠得
到用實(shí)驗(yàn)方法無法得到的流場的詳細(xì)信息，成為
有效的研究方法。比較常見的cFD軟件有FLUENT
、PHOENICS、CFx、STAR-CD等，國內(nèi)夕F應(yīng)用
的例子也較多舊。j。本文采用商用CFD軟件
Fluent分別對(duì)Kenics型和GK型靜態(tài)混合器在湍
流狀態(tài)下的流場進(jìn)行了模擬，依據(jù)模擬結(jié)果對(duì)它
們的性能進(jìn)行了分析比較。
1 Kenics型元件及GK型元件的結(jié)構(gòu)
Kenics型元件結(jié)構(gòu)如圖la所示，使用時(shí)一般
是左、右旋元件相間排列，首尾相接且交叉900，
點(diǎn)焊或用其他方法連接成一串插入管內(nèi)。GK型
元件結(jié)構(gòu)如圖l b所示，它是通過把一長條薄板按
一定間隔交替扭成左旋和右旋來成形的，其制造
工藝較Kenics型簡單，且安裝方便。．。姚K