罗 松，周启兴

（华东交通大学理工学院，江西 南昌330000）

1 引言

组合桨式拌搅槽在化工、食品、冶金等行业都具有广泛应用，尤其在深槽型大容量搅拌设备中，其混合过程包含物质传递以及化学反应。作为混合过程中向介质提供能量的搅拌桨，其结构形状与布置位置均会影响设备的混合效果。随着计算软件的以及试验手段的发展，通过计算流体力学方法来研究混合槽内流场信息是目前常用的方法之一。文献［1］对向心桨、Rushton桨、三斜叶桨进行研究发现高剪切的Rushton桨与斜叶桨组合的微观混合效率最高。梁瑛娜等人［2］对双层六直叶桨搅拌槽的流动特性以及混合过程进行模拟发现在剧烈的混合区域加入混合介质可以缩短混合时间。文献［3-4］通过对双螺带桨与涡轮桨构成的组合桨所产生的流场进行研究发现在转速为240r/min时将双螺带桨置于上方时混合效果更充分。

随着工业发展以及大型搅拌罐应用，对搅拌桨需求也从单层搅拌桨逐步向多层组合桨结构发展。本文利用计算流体动力学方法（Computational fluid dynamics，CFD）对三种桨：折叶桨式（PBT-2）、四直叶圆盘涡轮式（RT-4）与六折叶开启涡轮式（PBT-6）所构成的三层组合桨在各叶片放置位置不同时，产生的流场特点以及对混合过程和混合时间的影响。

2 搅拌槽与桨叶结构尺寸

2.1 搅拌槽结构

计算采用柱型圆底槽体为模拟对象，如图1所示，搅拌槽内径φ=400mm，高H=550mm，容器流体介质高度h=480mm。转轴直径ds=20mm，采用的三种搅拌桨分别是：折叶桨（PBT-2，叶片角度50°，以下简写……