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靜態混合器的研制

發布時間：

2021-10-11

不同流體之間的混合是油田采出水處理過程中經常遇到的問題，常用方法為利用各類機械攪拌設備來提高混合效率，但機械攪拌設備通常操作繁瑣、故障率高、經濟效益低，因此研究混合效率高且能夠適應各類工況的靜態混合器成為一種必然趨勢。管道混合器可以通過控制水量，做到均勻混合并且減少能耗。在油田中采用管道混合器不僅可以快速均勻混合物料，解決加藥不均勻，藥劑消耗量大，而且可以大大降低設備費用和成本費用，這對企業提高采

靜態混合器的研制

1.管道靜態混合器結構設計

靜態混合器是一一種廣泛應用于化工、石油、環保等領域的混合裝置。管道內安裝有若干固定的混合單元，每一單元由若干葉片按一定角度交叉排列而成。管內不同單元結構其作用可分為三類，一是對流體起分割作用;二是使流道形狀和截面發生變化產生剪切作用;三是使流體產生旋轉，起到自動攪拌作用。靜態混合器結構由管道經過多次彎曲而成，水從管道一端注入，這一端管道上開有兩個小孔，分別注入兩種藥劑，在管道每個拐彎處裝有一塊擋板一翼片。

彎管直線段長2101.85mm，管的排量為450L/min，藥劑的注入速度大于0.27L/min，小于4.32L/min，管道內的水為主要部分。管道內的流速約為0.8m/s，則雷諾數為: R.= Pvd/μ = 1000X 0.8X 0.1082/0.00103~8400> 2300，因此，管道內的流動為湍流。

2.管道靜態混合器的流場分析

采用流體計算軟件模擬流體在彎管內的流動情況。由于管道中的每一個彎道對流體的作用相似，因此以一個彎道加以說明，管道內流體只有一種水。

流體與彎管壁之間的作用增大了一部分流體流速，也減小了一部分流體流速，使流場中速度梯度增大，同時也改變了流體流動方向。同時，在彎管的下游內壁處產生了很大旋渦，而直流管中流動的流體是不可能產生這種旋渦的，從而增大了流體湍動能，有利于多種液體的混合。

選取翼片與垂直方向夾角為45°時，分析翼片對流場的影響。從放大翼片所在區域流場中可以看到:翼片背向來流方向時，翼片對上游流場影響較小，而對下游流場影響較大，翼片迎向來流

方向時，正好相反。

由于翼片的存在，使管道截面減小，混合器拐彎處速度進--步增大，還在板背后形成旋渦，使靜態混合器內流體擾動強烈，湍流強度增強，而且驅使壁面邊緣低速流體流向軸心高速流體，軸心高速流體流向壁面邊緣低速流體，產生了比較好的徑向混合效果，可以使藥劑快速均勻地分散于水中。

從翼片的兩種不同放置情況看，翼片背向水流方向時，有比較大的高速流動區域。因此有較大的速度梯度，產生強度比較大的渦旋，更有利于流體的混合。