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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,對均相系統攪拌功率的研究比較多,功率計算可通過(guò)算圖和數學(xué)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行。由于這些研究結論都是通過(guò)實(shí)驗得出的,而實(shí)驗又是在一定限定條件下開(kāi)展的,所以應用這些算圖或公式時(shí),其攪拌器必須相同,且滿(mǎn)足幾何相似條件。

(1)Rushton算圖——推進(jìn)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?xún)?、Re在106以?xún)冗M(jìn)行了實(shí)驗,并測定了攪拌功率,得到了功率準數NP和雷諾數Re關(guān)系的算圖。

由關(guān)系圖可見(jiàn),在低雷諾數(Re≤10)的層流區內,流體不會(huì )打漩,重力影響可忽略,功率曲線(xiàn)為斜率為-1的直線(xiàn);當10≤Re≤10000時(shí)為過(guò)渡流區。功率曲線(xiàn)為以下凹曲線(xiàn);當Re>10000時(shí),流動(dòng)進(jìn)入充分湍流區,功率曲線(xiàn)呈一水平線(xiàn),即NP與Re無(wú)關(guān),為一恒定值。用式(1-2)計算攪拌裝置功率時(shí),功率準數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(xiàn)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(jìn)行計算。也可按永田進(jìn)治提出的攪拌功率計算式進(jìn)行計算

①無(wú)擋板時(shí)的攪拌功率         

按式(2-26)計算,當b/D≤0.3時(shí),p的算式中包含四次方的項可忽略。

在無(wú)擋板攪拌設備內進(jìn)行湍流操作時(shí),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(gè)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(shí)Z=NSXBN)的乘積相等。如六平直葉開(kāi)啟式渦輪,可看作是葉寬為4b的二葉槳式葉輪。

②有擋板時(shí)的攪拌功率

在湍流狀態(tài)下插入擋板會(huì )使攪拌功率大幅提高,當擋板寬度Wb和擋板數nb滿(mǎn)足下列關(guān)系時(shí),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(shí),Np只與結構參數有關(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(結構見(jiàn)圖2-7所示)。

目前,國內許多制造和研究攪拌設備的生產(chǎn)廠(chǎng)家,針對本廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的通用或特殊攪拌器都進(jìn)行了一系列實(shí)驗研究,繪制了相應攪拌器的功率準數曲線(xiàn)。在攪拌器選用時(shí),可直接委托攪拌設備生產(chǎn)廠(chǎng)家計算攪拌功率。


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