如何計算攪拌器的選型與攪拌功率
理論上雖然可將攪拌功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)分為攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率兩個方面考慮 (consider),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)功率很難予以準確測定,一般通過設定攪拌器的轉速(speed)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(factor)如下。
?、贁嚢杵鞯慕Y構和運行參數(parameter),如攪拌器的型式、槳葉直徑和寬度、槳葉的傾角、槳葉數量、攪拌器的轉速(speed)等。攪拌器生產廠家在攪拌過程中,一般認為粘度小于5Pa/s的為低粘度流體,例如水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa/s的為中粘度流體,例如油墨、牙膏等;50-500Pa/s的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa/s的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機硅等。 對于低粘度介質,用小直徑的高轉速的攪拌器就能帶動周圍的流體循環(huán),并至遠處
?、?攪拌槽的結構參數(parameter),如攪拌槽內徑和高度、有無擋板或導流筒、擋板的寬度和數量、導流筒直徑等?;嚢柩b置是在水處理工程中加藥箱主要用于各種藥劑的攪拌、溶解、儲存,再通過計量泵或水射器將藥液投加到各投加點。加藥箱外形分為方形和圓形,材質為聚乙烯(PE),通過滾塑技術一次成型,上部預設了計量泵及攪拌機的安裝位置化工攪拌設備在選擇攪拌容器時,應根據生產規(guī)模(即物料處理量)、攪拌操作目的和物料特性確定攪拌容器的形狀和尺寸,在確定攪拌容器的容積時應合理選擇裝料系數,盡量提高設備的利用率。如果沒有特殊需要,釜體一般宜選用常用的立式圓筒形容器。
?、?攪拌介質(起決定作用的物質)的物性,如各介質的密度(單位:g/cm3或kg/m3)、液相介質黏度(viscosity)、固體顆粒大小(Size)、氣體介質通氣率等。
由以上分析(Analyse)可見,影響攪拌功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)的因素(factor)是很復雜的,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(experiment)方法,再結合理論分析,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,可得到無量綱關系式:Np=P/ρN3dj5=f(Re,Fr)式中Np——功率準數 Fr——弗魯德數,Fr=N2dj/g; P——攪拌功率。雷諾數反映了流體慣性(inertia)力與粘滯力之比,而弗魯德數反映了流體慣性力與重力之比。實驗(experiment)表明,除了在Re﹥300的過渡(transition)流狀態(tài)時,Fr數對攪拌功率都沒有影響。即使在Re﹥300的過渡流狀態(tài),Fr數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表示成雷諾數的函數,而不考慮(consider)弗魯德數的影響。
由于在雷諾數中僅包含了攪拌器的轉速(speed)、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(experiment)中予以設定,然后測出功率準數與雷諾數的關系。由此可以看到,從實驗(experiment)得到的所有功率準數與雷諾數的關系曲線或方程都只能在一定的條件范圍內才能使用。明顯的是對不同的槳型,功率準數與雷諾數的關系曲線是不同的,它們的Np-Re關系曲線也會不同。