吴煜斌 郝惠娣 郭玉婷

(西北大学化工学院)

气液固三相的搅拌混合是指气体被通入液体时有固相溶解/生成，或三者都参与化学反应的过程，对于有气体排出的行为一般不需要搅拌。气液固三相的搅拌混合过程主要关注由搅拌器产生的流型，也就是容器中的气体分散受固体颗粒浓度和粒径分布的影响，同时固体颗粒的悬浮受气体速率和气泡大小的影响。三相搅拌器广泛应用于石油、化工及生物发酵等领域，影响搅拌效果的因素主要有电机转速、搅拌桨类型及反应物性质等[1]。

笔者认为搅拌桨叶片数对搅拌功率有影响，但搅拌功率并不是随着叶片数的增加而无限增大，而是存在一个最佳峰值。搅拌桨叶片数无穷大时，搅拌桨接近于圆柱，此时搅拌效果最差，因此，若能找到这个最佳叶片数，既能提高效率，又能降低成本。同时，笔者认为搅拌桨的安装高度也是一个影响搅拌功率的因素。对搅拌器内部的混合性能进行预测需借助计算流体力学方法进行模拟仿真。笔者利用Ansys CFX 12.0软件对涡轮搅拌器内的气液固三相混合性能进行数值模拟，考察在相同时间内，搅拌桨不同叶片数和安装高度对搅拌效果的影响规律，并找到搅拌效果最佳的叶片数和安装高度。

1 实验过程

1.1实验设备

三相搅拌器是底部加定子(气体分布器)的中心龙卷流型搅拌器，桨叶为直叶圆盘涡轮桨，底部安装有4块对数螺旋线导流板。桨叶安装高度L=280mm，搅拌器内径D=300mm，搅拌器高度H=400mm，液体高度H1=300mm，导流板高度H2=25mm，气体分散装置高度H3=35mm，入口直径D1=35mm，气体分散孔的直径为1mm。……