Abstract The performance of a newly designed static mixer is explored in this paper by numerical simulations. It concerns a converging/diverging circular tube equipped with opposing and staggered baffles. This new design of static mixer presents a cost-effective, easy-to-design, easy-to-maintain choice, with a minimum pressure drop and a good mixing index at low Reynolds numbers (from 60 to 700), to the currently used static mixers. The investigation was carried out numerically for different baffle clearances (cl/D = 0.3, 0.5, 0.7 and 1.0, respectively) and inclination angles (α = 0°, 30° and 45°, respectively), different ratios of inlet diameter-to-outlet diameter (D d = d/D = 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 and 1.4, respectively) and different Reynolds number values. The obtained results revealed that the diverging tube favors the mixing index while reducing the pressure drop. For a dimensionless baffle clearance (cl/D) of 0.5 and Re = 700, the mixing index has been increased from 0.78 for a simple tube (d/D = 1) having vertical baffles (α = 0°) until 0.95 for a diverging tube at the ratio (d/D) of 1.4 with the same vertical baffles (α = 0°). The increase in the ratio d/D has also yielded a decrease in pressure losses. Compared to the simple static mixer without baffles and having the same inlet as outlet sections, the maximum enhancement in mixing index was about 315.84% when d/D = 1.4 and Cl/D = 0.3 and α = 0°. However, a reduction in pressure drop by about 92% may be obtained when α = 30° with only a reduction in mixing index by 14% (compared to α = 0°).

中文翻译：

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通过结合会聚/发散管形状和挡板技术来增强静态混合器的性能

摘要 本文通过数值模拟研究了一种新设计的静态混合器的性能。它涉及配备有相对和交错挡板的会聚/发散圆管。这种静态混合器的新设计提供了一种经济高效、易于设计、易于维护的选择，具有最小的压降和低雷诺数（60 到 700）下的良好混合指数，与目前使用的静态混合器。针对不同的挡板间隙（分别为 cl/D = 0.3、0.5、0.7 和 1.0）和倾角（分别为 α = 0°、30° 和 45°）、不同的入口直径与-出口直径（D d = d/D = 0.6、0.8、1.0、1.2 和 1.4，分别）和不同的雷诺数值。所得结果表明，发散管有利于混合指数，同时降低压降。对于 0.5 的无量纲挡板间隙 (cl/D) 和 Re = 700，混合指数已从具有垂直挡板 (α = 0°) 的简单管 (d/D = 1) 的 0.78 增加到发散管的 0.95管的比率 (d/D) 为 1.4，具有相同的垂直挡板 (α = 0°)。d/D 比率的增加也导致压力损失的减少。与没有挡板且入口与出口截面相同的简单静态混合器相比，当d/D=1.4和Cl/D=0.3和α=0°时，混合指数的最大提高约为315.84%。然而，当 α = 30° 时，压降可降低约 92%，而混合指数仅降低 14%（与 α = 0° 相比）。对于 0.5 的无量纲挡板间隙 (cl/D) 和 Re = 700，混合指数已从具有垂直挡板 (α = 0°) 的简单管 (d/D = 1) 的 0.78 增加到发散管的 0.95管的比率 (d/D) 为 1.4，具有相同的垂直挡板 (α = 0°)。d/D 比率的增加也导致压力损失的减少。与没有挡板且入口与出口截面相同的简单静态混合器相比，当d/D = 1.4和Cl/D = 0.3和α = 0°时，混合指数的最大提高约为315.84%。然而，当 α = 30° 时，压降可降低约 92%，而混合指数仅降低 14%（与 α = 0° 相比）。对于 0.5 的无量纲挡板间隙 (cl/D) 和 Re = 700，混合指数已从具有垂直挡板 (α = 0°) 的简单管 (d/D = 1) 的 0.78 增加到发散管的 0.95管的比率 (d/D) 为 1.4，具有相同的垂直挡板 (α = 0°)。d/D 比率的增加也导致压力损失的减少。与没有挡板且入口与出口截面相同的简单静态混合器相比，当d/D = 1.4和Cl/D = 0.3和α = 0°时，混合指数的最大提高约为315.84%。然而，当 α = 30° 时，压降可降低约 92%，而混合指数仅降低 14%（与 α = 0° 相比）。95 对于比率 (d/D) 为 1.4 且具有相同垂直挡板 (α = 0°) 的发散管。d/D 比率的增加也导致压力损失的减少。与没有挡板且入口与出口截面相同的简单静态混合器相比，当d/D = 1.4和Cl/D = 0.3和α = 0°时，混合指数的最大提高约为315.84%。然而，当 α = 30° 时，压降可降低约 92%，而混合指数仅降低 14%（与 α = 0° 相比）。95 对于比率 (d/D) 为 1.4 且具有相同垂直挡板 (α = 0°) 的发散管。d/D 比率的增加也导致压力损失的减少。与没有挡板且入口与出口截面相同的简单静态混合器相比，当d/D = 1.4和Cl/D = 0.3和α = 0°时，混合指数的最大提高约为315.84%。然而，当 α = 30° 时，压降可降低约 92%，而混合指数仅降低 14%（与 α = 0° 相比）。