立式捏合机搅拌桨叶由空心桨和实心桨组成,桨叶对混合物料的捏合与搅拌作用需要消耗扭矩和功率。以1 L两桨立式捏合机为研究对象,采用Fluent计算流体力学软件仿真,分析了桨叶(空心桨、实心桨)结构参数(桨桨间隙、桨叶螺旋角)对桨叶扭矩和功率特性的影响。结果表明,减小桨桨间隙或增加桨叶螺旋角,均可使空心桨叶消耗扭矩增大,导致捏合机功率输入增大;减小桨叶螺旋角,可增加桨叶捏合螺旋面积,延长桨桨捏合区桨叶对混合物料的捏合作用时间。桨桨间隙取1.5~2 mm时,桨叶螺旋角取35°消耗功率小;桨桨间隙取1 mm时,桨叶螺旋角取45°消耗功率小
依据工程经验确定了桨叶螺旋角角度,其通过试验分析料浆药条的力学性能间接对比了桨叶结构对捏合机混合效率的影响，但并未揭示桨叶的混合作用机理。采用CFD方法进行二维流场仿真分析揭示捏合机混合机理,可有效降低模型网格数量提高计算速率,但并不能表征流体轴向的流动过程[8]。立式捏合机搅拌槽内桨叶的捏合与搅拌作用于物料组分,可促进物料不同组分轴向、径向和切向的对流流动性,从而提高混合效率
立式捏合机桨叶搅拌过程需要消耗扭矩和功率用于克服搅拌物料的粘性阻力和摩擦阻力,而桨叶对料浆的过度挤压易引起固体推进剂料浆的爆燃或爆炸[12]。因此,桨叶搅拌扭矩和功率消耗是立式捏合机设计的重要技术参数,并可为立式捏合机结构尺寸放大设计提供指导[13-14]。立式捏合机关键结构参数(间隙、螺旋角)直接影响桨叶对混合物料的搅拌作用强度,进而会改变桨叶搅拌扭矩和功率消耗
1立式捏合机搅拌槽流场仿真计算1.1立式捏合机混合功率特性行星式混合机桨叶运动形式不同于传统混合机,其桨轴转速恒定情况下桨尖运动速率随时间周期性变化,传统混合机模型如图1所示。但经典混合理论同样适用于行星式混合机,以下选取行星式混合机桨尖运动速率作为特征速度,研究混合系统功率准数和雷诺数
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