Kenics型静态混合器和GK型静态混合器 流场的数值模拟及比较

中石油建设hy

静态混合器(static mixer)是20世纪70年代
发展起来的一种新型高效化工单元设备¨'2 J。在
众多的静态混合元件中，使用较为广泛的是Ken—
ics型静态混合元件，这种元件流阻小、混合传热
效果好及加工制造相对容易，但它应用到工业设
备上其数量很多，从而带来了设备加工量大，安装
麻烦等缺点，大大影响了生产效率。基于这点，在
Kenics型元件的基础上开发了一种改进型元件
(以下简称GK型元件)，它克服了Kenics元件在
制造上的缺点，特别是作为大中型换热器的强化
传热元件与Kenics元件相比，其加工制造、安装
效率能提高几倍，甚至十几倍。同时，它又基本保
留了Kenics元件的基本结构单元，具有强化传热
和降低阻力的特点。为使GK型静态混合器能更
好地应用于工业生产，有必要对其流体力学性能
进行研究。
流体流过静态混合器形成的湍流场特性决定
了混合、传热传质以及反应性能，单纯的实验关联
已不能满足设计使用的需求。随着计算流体动力
学(cFD)和计算机技术的飞速发展，采用数值模
拟方法对静态混合器内的流场进行研究，能够得
到用实验方法无法得到的流场的详细信息，成为
有效的研究方法。比较常见的cFD软件有FLUENT
、PHOENICS、CFx、STAR-CD等，国内夕F应用
的例子也较多旧。j。本文采用商用CFD软件
Fluent分别对Kenics型和GK型静态混合器在湍
流状态下的流场进行了模拟，依据模拟结果对它
们的性能进行了分析比较。
1 Kenics型元件及GK型元件的结构
Kenics型元件结构如图la所示，使用时一般
是左、右旋元件相间排列，首尾相接且交叉900，
点焊或用其他方法连接成一串插入管内。GK型
元件结构如图l b所示，它是通过把一长条薄板按
一定间隔交替扭成左旋和右旋来成形的，其制造
工艺较Kenics型简单，且安装方便。．。姚K