长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.02.012

辽宁石油化工大学学报 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (2): 73-78.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2022.02.012

长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响

张鹏飞¹(), 孟宇¹, 王东阳², 朱向哲¹()

^1.辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001
^2.抚顺市技师学院，辽宁抚顺 113123

收稿日期:2021-03-04 修回日期:2021-04-01 出版日期:2022-04-25 发布日期:2022-05-21
通讯作者: 朱向哲
作者简介:张鹏飞（1994⁃），男，硕士研究生，从事密炼机转子设计和优化研究；E⁃mail：469684120@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51473073)

Effect of Ratio of Long and Short Edge Length on Mixing Characteristics in 4WS Rotor Mixers

Pengfei Zhang¹(), Yu Meng¹, Dongyang Wang², Xiangzhe Zhu¹()

^1.School of Mechanical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^2.Fushun Technician College，Fushun Liaoning 113123，China

Received:2021-03-04 Revised:2021-04-01 Published:2022-04-25 Online:2022-05-21
Contact: Xiangzhe Zhu

摘要/Abstract

摘要：

4WS转子是一种新型的密炼机转子，其中长短棱长度比是重要的几何结构设计参数。利用POLYFLOW软件，分别对长短棱长度比为2∶1、3∶1、4∶1的4WS型转子密炼机流场进行了有限元模拟。通过粒子示踪技术，对三种密炼机的宏观混合形态进行了粒子可视化追踪。利用流场数据，计算了典型的分散混合和分布混合评价参数，对三种不同转子密炼机内流体的混合效率进行了对比分析，探究长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响规律。结果表明，相对于长短棱长度比为3∶1和2∶1的4WS型转子密炼机，长短棱长度比为4∶1的4WS型转子密炼机分散和分布混合能力均有了较大的提升。

关键词: 4WS转子密炼机, 长短棱长度比, 混合特性, 数值模拟

Abstract:

The 4WS rotor is a new type of internal mixer rotor, and the ratio of long and short edge length is one of the important geometrical structure design parameters. The flow fields in 4WS rotor internal mixer with ratio of long and short edge length, 2∶1, 3∶1 and 4∶1, were simulated by using the software POLYFLOW. Through particle tracing technology, the macroscopic mixing state of the three internal mixers was visualized and tracked.Using the flow field data, the typical evaluation parameters of dispersive mixing and distributed mixing were calculated, and the mixing efficiency of the fluids in three different rotor internal mixers was compared and analyzed, and the effect of ratio of long and short edge length on mixing characteristics of 4WS rotor mixer was explored. The results show that, compared with the 4WS rotor internal mixer with a length ratio of 3∶1 and 2∶1, the dispersing and distributed mixing ability of 4∶1 type rotor have been greatly improved.

Key words: Internal mixer with 4WS rotors, Ratio of long and short edge length, Mixing characteristics, Numerical simulation

中图分类号:

TQ320.5+2

张鹏飞, 孟宇, 王东阳, 朱向哲. 长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(2): 73-78.

Pengfei Zhang, Yu Meng, Dongyang Wang, Xiangzhe Zhu. Effect of Ratio of Long and Short Edge Length on Mixing Characteristics in 4WS Rotor Mixers[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2022, 42(2): 73-78.

图/表 11

表1 几何模型的主要结构参数

结构参数	数值	结构参数	数值
转子棱宽/mm	2.0	棱长/mm	76.0
转子与筒壁间隙/mm	2.0	转子中心距/mm	45.0
转子根径/mm	12.5	机筒长度/mm	76.0
转子最大回转直径/mm	21.0	机筒内径/mm	12.5
前棱螺旋角/（°）	30	机筒外径/mm	23.0
后棱螺旋角/（°）	45

图1 有限元模型

图2 三种转子几何模型和有限元网格模型

图3 2∶1型4WS转子密炼机流体速度矢量图

图4 2∶1型4WS转子密炼机流体混合指数分布

图5 不同时刻长短棱长度比不同的三种4WS转子密煤炼机的粒子分布形态

图6 不同时刻三种4WS转子密炼机粒子轴向分布混合形态

图7 长短棱长度比对4WS转子密炼机分离尺度的影响

图8 长短棱长度比对4WS转子密炼机对数拉伸指数的影响

图9 长短棱长度比对4WS转子密炼机时间平均混合效率的影响

图10 长短棱长度比对4WS转子密炼机瞬时混合效率的影响

参考文献 11

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长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响

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