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攪拌器功率的基本計算方法

日期:2024-10-09 11:55
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摘要:
      對于同一類型的攪拌器來說,在功率消耗相同的條件下,大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器,功率主要消耗于總體流動,有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器,功率主要消耗于湍流脈動,有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)雜問題,至今只能通過逐級經(jīng)驗放大,根據(jù)取得的放大判據(jù),外推至工業(yè)規(guī)模。
      理論上雖然可將攪拌功率分為攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率兩個方面考慮,但在實踐中一般只考慮或主要考慮攪拌器功率,因攪拌作業(yè)功率很難予以準(zhǔn)確測定,一般通過設(shè)定攪拌器的轉(zhuǎn)速來滿足達到所需的攪拌作業(yè)功率。從攪拌器功率的概念出發(fā),影響攪拌功率的主要因素如下。
     ① 攪拌器的結(jié)構(gòu)和運行參數(shù),如攪拌器的型式、槳葉直徑和寬度、槳葉的傾角、槳葉數(shù)量、攪拌器的轉(zhuǎn)速等。
     ② 攪拌槽的結(jié)構(gòu)參數(shù),如攪拌槽內(nèi)徑和高度、有無擋板或?qū)Я魍?、擋板的寬度和?shù)量、導(dǎo)流筒直徑等。
     ③ 攪拌介質(zhì)的物性,如各介質(zhì)的密度、液相介質(zhì)黏度、固體顆粒大小、氣體介質(zhì)通氣率等。
      由以上分析可見,影響攪拌功率的因素是很復(fù)雜的,一般難以直接通過理論分析方法來得到攪拌功率的計算方程。因此,借助于實驗方法,再結(jié)合理論分析,是求得攪拌功率計算公式的惟一途徑。
      由流體力學(xué)的納維爾-斯托克斯方程,并將其表示成無量綱形式,可得到無量綱關(guān)系式(11-14)。
     Np=P/ρN³dj5=f(Re,F(xiàn)r)
     式中Np——功率準(zhǔn)數(shù)
     Fr——弗魯?shù)聰?shù),F(xiàn)r=N²dj/g;
     P——攪拌功率,W。
     式(11-14)中,雷諾數(shù)反映了流體慣性力與粘滯力之比,而弗魯?shù)聰?shù)反映了流體慣性力與重力之比。實驗表明,除了在Re﹥300的過渡流狀態(tài)時,F(xiàn)r數(shù)對攪拌功率都沒有影響。即使在Re﹥300的過渡流狀態(tài),F(xiàn)r數(shù)對大部分的攪拌槳葉影響也不大。因此在工程上都直接把功率因數(shù)表示成雷諾數(shù)的函數(shù),而不考慮弗魯?shù)聰?shù)的影響。
      由于在雷諾數(shù)中僅包含了攪拌器的轉(zhuǎn)速、槳葉直徑、流體的密度和黏度,因此對于以上提及的其他眾多因素必須在實驗中予以設(shè)定,然后測出功率準(zhǔn)數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系。由此可以看到,從實驗得到的所有功率準(zhǔn)數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線或方程都只能在一定的條件范圍內(nèi)才能使用。*明顯的是對不同的槳型,功率準(zhǔn)數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線是不同的,它們的Np-Re關(guān)系曲線也會不同。