Numerical method effect on pressure drop estimation in the Koflo® static mixer

Pressure drop determines the power required to pump the fluid through the mixer and enables the selection of proper pumping device. In the presented paper there was an attempt to determine the pressure drops over a static mixer using CFD methods and to validate the developed model upon the vendor’s correlation. The study involved one-phase flow in the turbulent regime (Re = 1000÷5000). The numerical and experimental approach was obtained using the Koflo® Static Mixer consisted of 12 motionless mixing inserts installed in a pipe. It can be an interesting alternative to the commonly used Kenics type mixers, due to its simpler geometry and much smaller price. In order to perform numerical simulations a suitable model was created and then covered by generated mesh with an optimized number of elements on basis of the Grid Convergence Index (GCI). Turbulence model and other Fluent-solver settings were also selected. Analyzing the resulting data, a good accuracy between the numerical data and pressure drops calculated from manufacturer’s correlation was observed.

Wartość spadku ciśnienia określa moc niezbędną do przetłoczenia płynu przez mieszalnik i umożliwia dobór odpowiedniego urządzenia pompującego. W pracy określono spadki ciśnienia w mieszalniku statycznym metodami CFD oraz dokonano walidacji opracowanego modelu na podstawie korelacji podawanej przez producenta. Rozpatrywano przepływ jednofazowy w reżimie burzliwym (Re = 1000÷5000). Wykorzystano konstrukcję mieszalnika Koflo®, zawierającą 12 nieruchomych elementów mieszających. Stanowi alternatywę dla powszechnie stosowanych mieszalników typu KENICS, ze względu na prostszą geometrię oraz znacznie niższą cenę. Stworzono odpowiedni model obrazujący geometrię mieszalnika i nałożono siatkę numeryczną posiadającą zoptymalizowaną na podstawie współczynnika GCI (Grid Convergence Index) liczbę elementów. Dokonano także doboru modelu turbulencji i pozostałych ustawień solvera Fluent 15. Analizując uzyskane dane zaobserwowano, że spadki ciśnienia uzyskane na drodze symulacji numerycznych są bliskie wartościom obliczonym w oparciu o wzór producenta.