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攪拌器功率的基本計(jì)算方法
日期：2025-12-09 10:44
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摘要：
對(duì)于同一類型的攪拌器來說，在功率消耗相同的條件下，大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于總體流動(dòng)，有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于湍流脈動(dòng)，有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)雜問題，至今只能通過逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大，根據(jù)取得的放大判據(jù)，外推至工業(yè)規(guī)模。
理論上雖然可將攪拌功率分為攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率兩個(gè)方面考慮，但在實(shí)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(zhǔn)確測(cè)定，一般通過設(shè)定攪拌器的轉(zhuǎn)速來滿足達(dá)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如下。
① 攪拌器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，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)速等。
② 攪拌槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如攪拌槽內(nèi)徑和高度、有無擋板或?qū)Я魍病醢宓膶挾群蛿?shù)量、導(dǎo)流筒直徑等。
③ 攪拌介質(zhì)的物性，如各介質(zhì)的密度、液相介質(zhì)黏度、固體顆粒大小、氣體介質(zhì)通氣率等。
由以上分析可見，影響攪拌功率的因素是很復(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(jì)算方程。因此，借助于實(shí)驗(yàn)方法，再結(jié)合理論分析，是求得攪拌功率計(jì)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（11-14）。
Np=P/ρN³dj5=f（Re，F(xiàn)r）
式中Np——功率準(zhǔn)數(shù)
Fr——弗魯?shù)聰?shù)，F(xiàn)r=N²dj/g；
P——攪拌功率，W。
式（11-14）中，雷諾數(shù)反映了流體慣性力與粘滯力之比，而弗魯?shù)聰?shù)反映了流體慣性力與重力之比。實(shí)驗(yàn)表明，除了在Re﹥300的過渡流狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)r數(shù)對(duì)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(duì)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、槳葉直徑、流體的密度和黏度，因此對(duì)于以上提及的其他眾多因素必須在實(shí)驗(yàn)中予以設(shè)定，然后測(cè)出功率準(zhǔn)數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系。由此可以看到，從實(shí)驗(yàn)得到的所有功率準(zhǔn)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(duì)不同的槳型，功率準(zhǔn)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(huì)不同。