非牛顿流体在叶片式静态混合器中的传热强化特性

作者：禹言芳; 丁鹏程; 孟辉波^*; 石博文; 姚云娟

来源：化工进展, 2023, 1-14.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0375

• 非牛顿流体
• 静态混合器
• 传热
• 综合换热性能系数
• 数值模拟

非牛顿流体在化学、食品和材料等领域具有关键作用，但高表观黏度使其通常具有低传热特性。叶片式静态混合器作为一种高效的传热强化设备，在化工过程强化中具有鲜明的技术特色。本文针对非牛顿流体在Kenics(KSM)和Lightnin静态混合器(LSM)内的流动和传热特性进行了比较研究。重点分析了体积流量、元件长径比及流体浓度等参数对羧甲基纤维素(CMC)幂律流体的流动及传热影响。结果表明，在相同工况下，随着CMC溶液的体积流量增大，管道内的换热系数和压降均增大。静态混合元件的插入使得换热系数和压降显著提高且Lightnin元件产生的影响更明显。元件长径比和CMC溶液浓度影响流体在管道内的流动和换热。随着长径比的减小，传热性能得到提高，但其增大的阻力系数影响占据主导地位，综合换热性能系数(PEC)降低。溶液浓度的增大使得管道换热能力逐步削弱，并对管道内压降的提升有显著影响，综合换热性能降低。总结得出，在体积流量为4.5×10-4 m3/s，浓度为0.374 wt%工况下，长径比为3.0时KSM的PEC最大为2.114。

• 单位
  沈阳化工大学; 中国石油大学（华东）