攪拌器向液體輸出的功率P按下式計算:
P=Kd5N3ρ
式中K為功(gong)率準數,它是攪(jiao)拌雷(lei)諾(nuo)數Rej(Rej=d2Nρ/μ)的(de)(de)函(han)數;d和(he)(he)N 分(fen)別為攪(jiao)拌器的(de)(de)直(zhi)徑和(he)(he)轉速;ρ和(he)(he)μ分(fen)別為混(hun)合(he)液的(de)(de)密度(du)和(he)(he)粘度(du)。對于(yu)一定幾何結構(gou)的(de)(de)攪(jiao)拌器和(he)(he)攪(jiao)拌槽(cao),K與Rej的(de)(de)函(han)數關(guan)系(xi)可(ke)由實驗測定,將這(zhe)函(han)數關(guan)系(xi)繪成曲線(xian)(xian),稱(cheng)為功(gong)率曲線(xian)(xian)。
攪拌(ban)功(gong)率的(de)基(ji)本(ben)計算方法
理論上雖然可(ke)將攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌功(gong)率(lv)分為攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)功(gong)率(lv)和攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌作(zuo)業(ye)功(gong)率(lv)兩個方(fang)面考(kao)(kao)慮(lv),但在實踐(jian)中一般只考(kao)(kao)慮(lv)或主要考(kao)(kao)慮(lv)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)功(gong)率(lv),因攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌作(zuo)業(ye)功(gong)率(lv)很(hen)難(nan)予以準確測定(ding),一般通過設定(ding)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)的轉速來滿足達(da)到(dao)所需的攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌作(zuo)業(ye)功(gong)率(lv)。
從攪拌器功率的概念出發,影響攪拌功率的主要因素如下。
① 攪拌器的結構和運行參數,如攪拌器的型式、槳葉直徑和寬度、槳葉的傾角、槳葉數量、攪拌器的轉速等。
② 攪拌槽的結構參數,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。
③ 攪拌介(jie)質的(de)(de)物性,如各介(jie)質的(de)(de)密度(du)、液相介(jie)質黏度(du)、固體顆粒(li)大小、氣體介(jie)質通氣率(lv)等。
由以(yi)上分析可(ke)見,影響攪拌功率的因素(su)是很(hen)復雜的,一般(ban)難以(yi)直接(jie)通過理(li)論(lun)分析方法來得(de)到攪拌功率的計(ji)算(suan)方程。因此,借助于實驗方法,再結合理(li)論(lun)分析,是求得(de)攪拌功率計(ji)算(suan)公式的惟(wei)一途(tu)徑(jing)。
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/ρN3 dj5=f(Re,Fr)
式(shi)中Np——功(gong)率準(zhun)數(shu);Fr——弗魯德數(shu),Fr=N2dj/g;P——攪拌(ban)功(gong)率W。
雷諾數反映(ying)了流體(ti)慣(guan)性力(li)與(yu)(yu)粘滯力(li)之比,而弗魯德(de)數反映(ying)了流體(ti)慣(guan)性力(li)與(yu)(yu)重力(li)之比。實驗表(biao)明,除了在(zai)Re﹥300的(de)過(guo)渡流狀態(tai)時,Fr數對攪拌功率都沒有(you)影(ying)響(xiang)。即使在(zai)Re﹥300的(de)過(guo)渡流狀態(tai),Fr數對大(da)部分的(de)攪拌槳葉影(ying)響(xiang)也不大(da)。因(yin)此在(zai)工(gong)程(cheng)上(shang)都直接把功率因(yin)數表(biao)示(shi)成雷諾數的(de)函數,而不考慮(lv)弗魯德(de)數的(de)影(ying)響(xiang)。
由(you)(you)于(yu)在雷(lei)諾(nuo)數(shu)中僅包(bao)含了(le)攪(jiao)拌器的(de)(de)轉速(su)、槳(jiang)葉直徑、流體的(de)(de)密(mi)度(du)和黏(nian)度(du),因此對于(yu)以上提及(ji)的(de)(de)其他眾(zhong)多(duo)因素必須在實驗中予以設定,然后測出(chu)功(gong)率(lv)準(zhun)(zhun)數(shu)與(yu)雷(lei)諾(nuo)數(shu)的(de)(de)關系(xi)(xi)。由(you)(you)此可以看到,從實驗得(de)到的(de)(de)所有功(gong)率(lv)準(zhun)(zhun)數(shu)與(yu)雷(lei)諾(nuo)數(shu)的(de)(de)關系(xi)(xi)曲(qu)線(xian)或方程都(dou)只能在一定的(de)(de)條件范(fan)圍內才能使用。最明顯的(de)(de)是對不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)槳(jiang)型,功(gong)率(lv)準(zhun)(zhun)數(shu)與(yu)雷(lei)諾(nuo)數(shu)的(de)(de)關系(xi)(xi)曲(qu)線(xian)是不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de),它們的(de)(de)Np-Re關系(xi)(xi)曲(qu)線(xian)也會不(bu)同(tong)(tong)。