Анализ двухвального вертикального смесителя
Анализ двухвального вертикального смесителя
1. Гибридная физическая модель
Рис.1: Радиальная конструкция смесительного котла Рис.2: Эффективная зона смешивания в смесительном котле
Система перемешивания ВКМ-5 Двухвальная Дифференциальная вертикальная месильная машина состоит из смесительного котла, твердой и полой лопастей. Внутренняя стенка смесительного котла представляет собой полый теплоизоляционный слой, который заполнен водой с постоянной температурой 30 ℃, подаваемой из системы водоснабжения. Полая лопатка и цельная лопатка устанавливаются вертикально. Эксцентриситет центра смесительного котла с двумя лопастями для перемешивания равен ek и es соответственно, а ek = 2es. Скорость вращения полого гребного винта - k, твердотопливного - s, а k = 2s. Скорость вращения двух лопастей равна коэффициенту скорости вращения k / = 15. Диаметр смесительного котла D = 200 мм, зазор для замеса между полой лопастью и сплошной лопастью составляет C1 = 3 мм, а зазор для замеса между твердой лопаткой и стенкой смесительного котла составляет C2 = 3 мм, как показано на рис. 1. В процессе перемешивания рабочая зона смешивания состоит из трех областей: области замеса (область I), образованной полой лопастью и твердой лопастью, пристенной области (область II), образованной полой лопастью и стенкой смесительного котла. и нижняя область (область III), образованная нижней поверхностью двойной лопасти и дном смесительного котла. Как показано на фиг. 2, в этих трех рабочих зонах смешивания полые лопасти и твердые лопасти лопастей толкают твердые ракетные материалы, чтобы взаимодействовать со стенкой и дном бака смесительного бака, чтобы способствовать равномерному смешиванию материалов. и нижняя область (область III), образованная нижней поверхностью двойной лопасти и дном смесительного котла. Как показано на фиг. 2, в этих трех рабочих зонах смешивания полые лопасти и твердые лопасти лопастей толкают твердые ракетные материалы, чтобы взаимодействовать со стенкой и дном бака смесительного бака, чтобы способствовать равномерному смешиванию материалов. и нижняя область (область III), образованная нижней поверхностью двойной лопасти и дном смесительного котла. Как показано на фиг. 2, в этих трех рабочих зонах смешивания полые лопасти и твердые лопасти лопастей толкают твердые ракетные материалы, чтобы взаимодействовать со стенкой и дном бака смесительного бака, чтобы способствовать равномерному смешиванию материалов.
2. Характеристики поля течения
Рис.3: Векторное поле скорости в разрезе по оси Y Рис.4: Векторное поле скорости в разрезе по оси X Рис.5: Векторное поле скорости в разрезе по оси Z
2.1 Макроскопическое поле течения
Фактическая рабочая скорость двухосной дифференциальной вертикальной тестомесильной машины составляет 30-90 об / мин, а результаты расчета средней скорости 60 об / мин берутся для анализа и исследования. Лопасть для перемешивания не симметрична по центру, и трудно показать гладкую и полную картину на одном изображении. На рисунках 3 и 4 показаны векторные поля осевой скорости в направлениях Y и X смесительного котла (vL - тангенциальная скорость), а на рисунке 5 показаны векторные поля скорости в направлении Z смесительного котла. Поскольку изогнутая поверхность перемешивающей лопасти очень неровная, все поле потока является более сложным. Осевой поток, тангенциальный поток и радиальный поток сосуществуют. Твердотопливные материалы образуют осевые и радиальные циркулирующие потоки внутри смесительного котла и катятся вверх и вниз. Максимальная осевая скорость и большая радиальная скорость в зоне замешивания двух лопастей. Сдвиговое действие является сильным. Это наиболее эффективная зона перемешивания, т.е. зона эффективного перемешивания I. Зона скребка между полой лопастью и стенкой смесительного котла имеет наибольшая тангенциальная скорость и большая осевая скорость. Это эффективная зона перемешивания II. Нижняя зона, образованная дном полого гребного винта, твердым гребным винтом и дном смесительного котла, имеет наибольшую радиальную скорость и большую тангенциальную скорость. Это зона эффективного перемешивания III. Из-за высокой вязкости твердого топлива текучесть в других зонах является плохой во времени, и смешивание в основном осуществляется путем молекулярной диффузии с наименьшей эффективностью смешивания. Это наиболее эффективная область смешивания, т.е. область эффективного смешивания I. Область скребка между полой лопастью и стенкой смесительного котла имеет наибольшую тангенциальную скорость и большую осевую скорость. Это эффективная зона смешивания II. Нижняя зона, образованная дном полого гребного винта, твердым гребным винтом и дном смесительного котла, имеет наибольшую радиальную скорость и большую тангенциальную скорость. Это зона эффективного перемешивания III. Из-за высокой вязкости твердого топлива текучесть в других зонах является плохой во времени, и смешивание в основном осуществляется путем молекулярной диффузии с наименьшей эффективностью смешивания. Это наиболее эффективная область смешивания, т.е. область эффективного смешивания I. Область скребка между полой лопастью и стенкой смесительного котла имеет наибольшую тангенциальную скорость и большую осевую скорость. Это эффективная зона смешивания II. Нижняя зона, образованная дном полого гребного винта, твердым гребным винтом и дном смесительного котла, имеет наибольшую радиальную скорость и большую тангенциальную скорость. Это зона эффективного перемешивания III. Из-за высокой вязкости твердого топлива текучесть в других зонах является плохой во времени, и смешивание в основном осуществляется путем молекулярной диффузии с наименьшей эффективностью смешивания. Зона скребка между полой лопастью и стенкой смесительного котла имеет наибольшую тангенциальную скорость и большую осевую скорость. Это эффективная зона смешивания II. Нижняя зона, образованная дном полого гребного винта, твердым гребным винтом и дном смесительного котла, имеет наибольшую радиальную скорость и большую тангенциальную скорость. Это зона эффективного перемешивания III. Из-за высокой вязкости твердого топлива текучесть в других зонах является плохой во времени, и смешивание в основном осуществляется путем молекулярной диффузии с наименьшей эффективностью смешивания. Зона скребка между полой лопастью и стенкой смесительного котла имеет наибольшую тангенциальную скорость и большую осевую скорость. Это эффективная зона смешивания II. Нижняя зона, образованная дном полого гребного винта, твердым гребным винтом и дном смесительного котла, имеет наибольшую радиальную скорость и большую тангенциальную скорость. Это зона эффективного перемешивания III. Из-за высокой вязкости твердого ракетного топлива текучесть в других зонах является низкой во времени, и смешивание в основном осуществляется путем молекулярной диффузии с наименьшей эффективностью смешивания.
2.2 Анализ поля давления
Вращение и вращение полой лопасти и сплошной лопасти являются источниками энергии, способствующими равномерному смешиванию твердых ракетных материалов. Эффекты сдвига и растяжения, вызванные движением двух лопастей, создают определенную разницу давления в смесительном котле. Разница давлений является основной движущей силой движения материала, которая напрямую влияет на распределение скорости и потребляемую мощность поля потока в смесительном котле.
В процессе движения лопасти зазор между двумя лопастями в зоне замешивания наименьший, сдвиговое воздействие на твердые ракетные материалы является самым сильным, а давление на материал, обращенный к полой лопасти, и материал, обращенный к твердой лопасти, уменьшаются. зона замешивания является самой большой, что способствует продвижению материала в осевом и радиальном направлениях и формированию осевого и радиального циркуляционного потока. В результате давление на материал в зоне двухлопастного замеса также является самым большим, до 1,46 x 105 Па. Поле давления постепенно уменьшается в осевом направлении, оно быстро снижается до -2,3 x 104 Па в отрицательном направлении. осевого направления, И образует осевой поток, Это будет способствовать более быстрому заполнению растягивающимся материалом зоны замешивания, Ускорьте быстрое и равномерное смешивание материалов во всем смесительном котле, лопасти имеют максимальную тангенциальную скорость в пристенной области полого пропеллера и производят тангенциальную и осевую экструзию на материалах. Поле давления составляет -1,08 x104 Па в противоположном направлении вдоль осевого направления. Область отрицательного давления будет непрерывно растягивать материалы в нижней части пристенной области, чтобы заполнить пристенную область для тангенциального и осевого сдвигового смешения.
Давление в нижней части котла меньше, чем в зоне замешивания и у стенки, и давление в основном сосредоточено на двух концах полой лопасти. Максимальное давление, создаваемое движением полой лопасти возле обращенной к материалу поверхности стенки котла, составляет 2,6 x104 Па, что может создавать определенный тангенциальный эффект сдвига при неподвижном дне котла. Зазор между задней поверхностью материала полой лопасти возле стенки котла и двойной лопастью составляет -3,85 x 104 Па, что может растягивать материал и обеспечивать пространство и канал, необходимые для циркуляции потока в смесительном котле.
