内置叶片型静态混合器结构优化研究.pdf

第3期
机楲设计与制造
2011年3月
Machinery Design Manufacture
文章编号:1001-3997(2011)03-0123-02
内置叶片型静态混合器结构优化研究
艾志久黄涛1唐荣武2常宏岗3陈昌介3温崇荣3
(西南石油大学,成都610500(2西南油气田分公司重庆天然气净化总厂,长寿401220)
(3西南油气田分公司天然气研究院,成都610213)
Study on optimized structure of built-in blade-type static mixer
AI Zhi-jiu, HUANGTAO, TANG Rong-wu', CHANG Hong-gang, CHEN Chang-jie, WEN Chong-rong
(Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China)
Chongging Natural Gas Purification Plant General, Petrochina Southwest Oil and Gasfiled Company
Changshou 401220 China)
outhwest Oil and Gas Field Branch Gas Research Institute Chengdu 610213, China
不个术个个+个个个个个米个画个画个个个者个个示不个个●开个要不个事产个下个水一中中个个个个+个小个不个
摘要]为提高静态混合器对过程气与空气的混合效果,基于CFD方法,对内置叶片型静态混合
器不同叶片数量、排列方式进行了数值模拟计算。对比分析内部的速度、湍流、组分等分布情况,提出
种新型结构,为内置叶片型静态混合器设计提供参考依据。
关键词:态混合器;叶片;混合效果;数值模拟
Abstract To improre the process gas and air mixing of the static mixer, based on CFD methods, the i
built-in static mixer blade with different number of leawes and arrangement is simulated numerically. The i
distribution of the internal speed, urbulence, components is analyzed comparatively, and a new structure pro-
posed is a reference for desiging the built-in blude-type static miser.
Key words: Static mixer; Leaves: Mixed effects; Numerical simulation
中图分类号:TH16文献标识码:A
静态混合器是上世纪七十年代设计开发出来的一种新型高效
节能的化工单元设备。内置叶片型静态混合器具有使用广泛内部
结构简单、流动阻力小、压力损失小以及加工制造相对容易等特点。
为了使内置叶片型静态混合器能更好地应用于天然气净化处理工
艺,有必要对其混合性能进行研究,找到混合效果更好的叶片结构。
基于CFD方法,对内置叶片型静态混合器在不同叶片数量及排列
(b)5叶片组(顺排)结构流体域图
方式下的流场进行了数值模拟,确定了一种新型静态混合器结构。
1静态混合器叶片布局
内置叶片型静态混合器内流体流过叶片形成的湍流场特性
决定了两种气体的混合效果,而湍流场变化与混合器内的叶片数
量和排列方式直接相关。建立了3组30°叶片的流体域模型,在
(c)5叶片组(错排)结构流体域图
图1静态混合器流体域图
此模型基础上分析计算不同数量、不同排列方式的叶片组合对混
合效果的影响。不同叶片数量和排列方式将引起不同扰动,造成
2建模及网格刘分
静态混合器内产生不同的速度分布、湍流分布和组分分布。模拟
内置叶片型静态混合器流体域模型采用三维建模,采用长
计算4叶片组(顺排)、5叶片组(顺排和错排)三种方式下的混径比为3:1,第一入口与第二入口的管径比为4:1,3组叶片等距
合效果。内置叶片型静态混合器的叶片排列结构,如图1所示
排列,网格采用四面体结构,网格数为152万,在叶片表面及管道
壁面处的网格进行了加密处理。整体网格刘分如图2所示。
(a)4叶片组(顺排)结构流体域图
(n)4叶片组(顺排)结构网格图
来稿日期:2010-05-02*基金项目:中石油集困公司基金项目(2008B-1304