低粘度互溶液體的攪拌功率計算

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2017 08 08

目前,對均相系統攪拌功率的研究比較多,功率計算可通過算圖和數學關聯式進行。由于這些研究結論都是通過實驗得出的,而實驗又是在一定限定條件下開展的,所以應用這些算圖或公式時,其攪拌器必須相同,且滿足幾何相似條件。

(1)Rushton算圖——推進式、渦輪和槳式攪拌器功率計算圖

Rushton等人對攪拌裝置多種型式的攪拌器在液體黏度1X10-3~40Pa.s以內、Re在106以內進行了實驗,并測定了攪拌功率,得到了功率準數NP和雷諾數Re關系的算圖。

由關系圖可見,在低雷諾數(Re≤10)的層流區內,流體不會打漩,重力影響可忽略,功率曲線為斜率為-1的直線;當10≤Re≤10000時為過渡流區。功率曲線為以下凹曲線;當Re>10000時,流動進入充分湍流區,功率曲線呈一水平線,即NP與Re無關,為一恒定值。用式(1-2)計算攪拌裝置功率時,功率準數NP可直接從關系圖查得。

需要指出關系圖所示的功率曲線只適用于圖示十二種攪拌器的幾何比例關系。如果比例關系不同,功率準數NP也不相同。

(2) 二葉平漿和二葉斜槳

可由算圖查得NP值后直接按式(1-2)進行計算。也可按永田進治提出的攪拌功率計算式進行計算

①無擋板時的攪拌功率         

按式(2-26)計算,當b/D≤0.3時,p的算式中包含四次方的項可忽略。

在無擋板攪拌設備內進行湍流操作時,式(2-26)也能用于近似計算多層葉輪或一葉輪上有多于兩個葉片的情況,其條件是葉片不是曲面,各層葉輪的葉片傾角θ和葉輪直徑d必須一致,且葉片寬度b和葉片總數Z(當有NS層葉輪時Z=NSXBN)的乘積相等。如六平直葉開啟式渦輪,可看作是葉寬為4b的二葉槳式葉輪。

②有擋板時的攪拌功率

在湍流狀態下插入擋板會使攪拌功率大幅提高,當擋板寬度Wb和擋板數nb滿足下列關系時,攪拌設備功率達到最大值。

3) 三葉后彎攪拌器

三葉后彎攪拌器必須配指形擋板,才能得到良好的攪拌效果。當Re>5X103時,Np只與結構參數有關,可按式(2-30)計算。 

 適用條件:σ=15°, β=50°,φ=9°,菱形斷面:C/D=0.14 , e1/D=0.37,e2/D=0.73,e3/D=0(結構見圖2-7所示)。

目前,國內許多制造和研究攪拌設備的生產廠家,針對本廠開發的通用或特殊攪拌器都進行了一系列實驗研究,繪制了相應攪拌器的功率準數曲線。在攪拌器選用時,可直接委托攪拌設備生產廠家計算攪拌功率。


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