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如何计算搅拌器功率?

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学社问答 发表于 2019-9-5 10:54 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
1.搅拌器功率的定义2 }6 Z$ y: r  l9 s: l5 ]) `2tech.cn
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  什么是搅拌器功率?很多人将搅拌器功率的定义和电机功率搞混,其实这个概念并不难理解,搅拌器功率就是维持搅拌过程正常运行所需要的动力。而电机是提供搅拌器功率的装置,确定了搅拌器功率后,电机功率可以理解为提供该搅拌器功率的电机所需要的功率。关于搅拌器功率和搅拌器电机功率在下文中都有详细介绍。4 g6 b5 e. r# L' ~5 @2tech.cn

+ T% `5 S5 t4 x; U- H# L  功率方面所涉及到的内容很多,我们先来介绍一下搅拌器功率,和搅拌器功率有着紧密联系的还有搅拌作业功率。7 Q8 n+ }9 _) A3 j- q: [* ?3 Z2tech.cn
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  搅拌作业功率的定义为:使搅拌介质以最佳方式完成搅拌过程所需要的搅拌器功率。; c- J2 ]  Y) x2tech.cn
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  搅拌器功率和搅拌作业功率明显是有区别的,举例说明:比如需要40~45kw的功率,便可以维持搅拌过程的正常运行,而使搅拌过程达到最佳状态所需要的功率是42KW,那么,40~45kw便是搅拌器功率的取值区间,而42kw便是搅拌作业功率,搅拌器设计的目的很大程度上就是为了让搅拌器功率等于搅拌作业功率,不过在实现上却问题重重。- o& T$ N" P, _2 T5 Q3 Y# r2tech.cn

  J6 j0 }% B+ B; Z; |9 c9 {# g  首先,什么才是搅拌过程的最佳方式?搅拌过程中往往伴随着大量的物理和化学反应,存在着一定变数,所以最佳方式的判定是比较难的,也没有什么现成的标准可以遵循。所以,搅拌作业功率的确定往往是一个需要我们尽力去精确的值,然后根据这个值再来确定搅拌器功率,然后再根据搅拌器功率去确定电机功率。而在这个过程中,如果将搅拌器功率确定的过小,那么就很可能达不到预期的搅拌效果,或者会延长搅拌过程的时间;如果确定的过大,又会产生无用功,造成设备成本和能耗方面的双重浪费。习惯上的做法是,将搅拌器功率设定的比搅拌作业功率略大一点。1 h2 a2 I  i) K2tech.cn
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  搅拌器功率确定的准确与否,将影响到设备的成本、使用寿命、搅拌效果和能耗等实际问题,所以决不能草率的确定。" K) U8 {$ i1 `6 |( {2tech.cn
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2.搅拌器功率的计算公式1 H: _$ O# H1 z+ w( a2tech.cn

' P( R, N2 [) |2 c! q; y* r: y  计算功率还需确认搅拌功率准数Np,如计算出搅拌功率准数则可通过下式很容易的计算出搅拌器功率。
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, f9 b. |0 ^* b% U$ z8 w, \" r 环境学社1.jpg . z7 G% b2 {3 E- o, x2tech.cn
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  其中ρ为介质密度,N为转速,d为直径,这三个值很容易就可以测量出,由此可见,只要确定了搅拌功率准数Np,便不难根据公式求出搅拌器功率。下面,我们就来看看搅拌功率准数Np的计算方法。
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  由于搅拌工况的复杂化,所以Np必须通过各种复杂的关联式算出,在关联式中包括着在搅拌过程中影响搅拌器功率的各种因素,这些因素可分为以下四类:- I) z7 N/ x* e! h! Y  Y8 {2 U2tech.cn

* Q7 n# Y: e& t+ p- _. ^  一,搅拌器叶轮方面,包括:叶轮直径d;叶轮宽度b;叶片倾斜角度θ;叶轮转速N;单个叶轮上的叶片数np;叶轮离罐底的高度C等等。
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5 ~$ z/ b4 F8 u) E  二,搅拌容器方面,包括:罐体直径D、罐体形状、深度H、安装的挡板数量nb、挡板宽度Wb。
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' d+ G$ C' Y/ ~4 f- p# z  三,搅拌介质方面,包括介质的密度ρ,介质的黏度μ等等。/ U1 b3 d: T; H; y6 ^6 k$ l2tech.cn
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  四,重力加速度g。
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  g$ Q4 {9 D8 P" Z  一般情况下计算搅拌功率准数的关联式如下:
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: m- D: j1 N# s& d# h3 g  a: g# t式中:Np是搅拌功率准数;Fr为弗劳德数;K为方程式系数;p和q为方程式参数。6 D" d0 _' x9 x' X3 Q  A1 R5 Q2tech.cn

# s4 q/ k* a% S" I  关于弗劳德数百度百科有相当详细的介绍,在此不再赘述,点击查看:百度百科关于弗劳德数的介绍。
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* b( K/ k  s. f" v  一般情况下,K的影响很小,可以将其包括在Fr之中。
7 y. v6 g+ z) \( J; N7 n( M) G0 Q, B9 q) H2tech.cn
  上面所说的是一般情况下搅拌器功率的计算,下面我们来看看几个二般情况下功率的计算。0 b. f% u1 B* h" m2tech.cn
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  第一种情况,如果确定了搅拌器的类型,则上面的公式可变为:  e0 N! B6 B3 _2 u( `2tech.cn

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或者也可以转变为
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  第二种情况,如果在湍流状态下,安装有挡板,那么挡板的数量和宽度对于搅拌功率的影响非常大。如果挡板为最为常见的直立式平挡板,那么我们可以用挡板系数Kb来反映挡板对于搅拌器功率的影响。挡板系数的计算公式为:, C+ A# L. ]) Q+ S. k7 \* J5 D2tech.cn

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: u- p7 ?+ I2 W% r2 q( @& b, q1 m! q+ y5 G, m" G! m2tech.cn
其中Wb为挡板宽度,nb为挡板数。5 Y7 C. v2 `- X5 O2tech.cn

5 B7 Q9 }5 z( h1 u# _+ E. m, |& d  在Kb小于0.35时,搅拌功率随着挡板系数的增大而增大;当Kb大于0.35后,搅拌功率随着挡板系数的增大而降低。所以我们将Kb等于0.35的情况称其为全挡板条件,当0<Kb<0.35的情况称为部分挡板条件。一般情况下,我们可以认为,当挡板宽度Wb等于(1/10至1/12)D时,挡板数量为4,即可接近全挡板条件。
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$ y6 j3 x; i# q: r  第三种情况,虽没有挡板,但是有影响水平回旋流的其它内构件,比如说内盘管或导流筒,这些构件也可以起到挡板的作用。当其满足下式时,也可以视为全挡板条件。5 ^- ?: y( O3 O( b( ?2tech.cn
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环境学社6.jpg
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其中φ(那个符号打不出来用φ代替),称为挡板条件系数,∑F是容器内所有内构件在垂直于水平环流方向上投影面积的总和。$ R. u" C& K  s' w5 k) D2tech.cn

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