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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(tǒng)攪拌功率的研究比較多,功率計算可通過算圖和數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)式進行。由于這些研究結(jié)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(yīng)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(nèi)、Re在106以內(nèi)進行了實驗,并測定了攪拌功率,得到了功率準數(shù)NP和雷諾數(shù)Re關(guān)系的算圖。

由關(guān)系圖可見,在低雷諾數(shù)(Re≤10)的層流區(qū)內(nèi),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(dāng)10≤Re≤10000時為過渡流區(qū)。功率曲線為以下凹曲線;當(dāng)Re>10000時,流動進入充分湍流區(qū),功率曲線呈一水平線,即NP與Re無關(guān),為一恒定值。用式(1-2)計算攪拌裝置功率時,功率準數(shù)NP可直接從關(guān)系圖查得。

需要指出關(guān)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(guān)系。如果比例關(guān)系不同,功率準數(shù)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(dāng)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(shè)備內(nèi)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(shù)Z(當(dāng)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(tài)下插入擋板會使攪拌功率大幅提高,當(dāng)擋板寬度Wb和擋板數(shù)nb滿足下列關(guān)系時,攪拌設(shè)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(dāng)Re>5X103時,Np只與結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),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(jié)構(gòu)見圖2-7所示)。

目前,國內(nèi)許多制造和研究攪拌設(shè)備的生產(chǎn)廠家,針對本廠開發(fā)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(yīng)攪拌器的功率準數(shù)曲線。在攪拌器選用時,可直接委托攪拌設(shè)備生產(chǎn)廠家計算攪拌功率。


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