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(nèi)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(shè)定攪拌器的轉(zhuǎn)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。
①攪拌器的結(jié)構(gòu)和運行參數(shù)(parameter),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(speed)等。攪拌器生產(chǎn)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(zhì),用小直徑的高轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)參數(shù)(parameter),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。化工攪拌裝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(zhì)為聚乙烯(PE),通過滾塑技術(shù)一次成型,上部預(yù)設(shè)了計量泵及攪拌機的安裝位置化工攪拌設(shè)備在選擇攪拌容器時,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)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(yīng)合理選擇裝料系數(shù),盡量提高設(shè)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(zhì)(起決定作用的物質(zhì))的物性,如各介質(zhì)的密度(單位:g/cm3或kg/m3)、液相介質(zhì)黏度(viscosity)、固體顆粒大小(Size)、氣體介質(zhì)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(nèi)所做的功的多少)的因素(factor)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(experiment)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:Np=P/ρN3dj5=f(Re,F(xiàn)r)式中Np——功率準數(shù) Fr——弗魯?shù)聰?shù),F(xiàn)r=N2dj/g; P——攪拌功率。雷諾數(shù)反映了流體慣性(inertia)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(experiment)表明,除了在Re﹥300的過渡(transition)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(consider)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(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(shè)定,然后測出功率準數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系。由此可以看到,從實驗(experiment)得到的所有功率準數(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。