低粘度互溶液体的搅拌功率计算

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2017 08 08

目前,对均相系统搅拌功率的研究比较多,功率计算可通过算图和数学关联式进行。由于这些研究结论都是通过实验得出的,而实验又是在一定限定条件下开展的,所以应用这些算图或公式时,其搅拌器必须相同,且满足几何相似条件。

(1)Rushton算图——推进式、涡轮和桨式搅拌器功率计算图

Rushton等人对搅拌装置多种型式的搅拌器在液体黏度1X10-3~40Pa.s以内、Re在106以内进行了实验,并测定了搅拌功率,得到了功率准数NP和雷诺数Re关系的算图。

由关系图可见,在低雷诺数(Re≤10)的层流区内,流体不会打漩,重力影响可忽略,功率曲线为斜率为-1的直线;当10≤Re≤10000时为过渡流区。功率曲线为以下凹曲线;当Re>10000时,流动进入充分湍流区,功率曲线呈一水平线,即NP与Re无关,为一恒定值。用式(1-2)计算搅拌装置功率时,功率准数NP可直接从关系图查得。

需要指出关系图所示的功率曲线只适用于图示十二种搅拌器的几何比例关系。如果比例关系不同,功率准数NP也不相同。

(2) 二叶平浆和二叶斜桨

可由算图查得NP值后直接按式(1-2)进行计算。也可按永田进治提出的搅拌功率计算式进行计算

①无挡板时的搅拌功率         

按式(2-26)计算,当b/D≤0.3时,p的算式中包含四次方的项可忽略。

在无挡板搅拌设备内进行湍流操作时,式(2-26)也能用于近似计算多层叶轮或一叶轮上有多于两个叶片的情况,其条件是叶片不是曲面,各层叶轮的叶片倾角θ和叶轮直径d必须一致,且叶片宽度b和叶片总数Z(当有NS层叶轮时Z=NSXBN)的乘积相等。如六平直叶开启式涡轮,可看作是叶宽为4b的二叶桨式叶轮。

②有挡板时的搅拌功率

在湍流状态下插入挡板会使搅拌功率大幅提高,当挡板宽度Wb和挡板数nb满足下列关系时,搅拌设备功率达到最大值。

3) 三叶后弯搅拌器

三叶后弯搅拌器必须配指形挡板,才能得到良好的搅拌效果。当Re>5X103时,Np只与结构参数有关,可按式(2-30)计算。 

 适用条件:σ=15°, β=50°,φ=9°,菱形断面:C/D=0.14 , e1/D=0.37,e2/D=0.73,e3/D=0(结构见图2-7所示)。

目前,国内许多制造和研究搅拌设备的生产厂家,针对本厂开发的通用或特殊搅拌器都进行了一系列实验研究,绘制了相应搅拌器的功率准数曲线。在搅拌器选用时,可直接委托搅拌设备生产厂家计算搅拌功率。


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