1 攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率
攪拌時(shí)，以一定轉速旋轉的攪拌器將對液體做功，并使之發(fā)生流動(dòng)，這時(shí)為使攪拌器連續運轉所需要的功率稱(chēng)為攪拌器功率，其大小與攪拌器的幾何參數、運行參數、攪拌釜的結構尺寸及物料的物性參數等密切相關(guān)。此攪拌器功率不包括機械傳動(dòng)和軸封所消耗的動(dòng)力。實(shí)際設計時(shí)，須兼顧系統傳動(dòng)效率。
生產(chǎn)時(shí)，不同的攪拌過(guò)程、不同的物性及物料量在完成其過(guò)程時(shí)所需的動(dòng)力不同，這個(gè)動(dòng)力的大小是被攪拌介質(zhì)的物理、化學(xué)性能以及各種攪拌過(guò)程所要求的最終結果的函數。習慣上把攪拌器使攪拌釜中的液體以最佳方式完成攪拌過(guò)程所需要的功率稱(chēng)為攪拌作業(yè)功率。
理想狀況是，攪拌器功率剛好等于攪拌作業(yè)功率，使攪拌過(guò)程以最佳方式完成。攪拌器功率小于攪拌作業(yè)功率時(shí)，過(guò)程可能無(wú)法完成，也可能拖長(cháng)操作時(shí)間；而過(guò)分大于時(shí)，只能是浪費動(dòng)力。
2 攪拌器功率的影響因素及計算
計算攪拌器功率的目的，一是用于設計或校核攪拌器和攪拌軸的強度和剛度，二是用于選擇電動(dòng)機和減速機等傳動(dòng)裝置。影響攪拌器功率的因素很多，主要有幾何因素和物理因素兩大類(lèi)，包括以下四個(gè)方面：
①攪拌器的幾何尺寸與轉速：攪拌器直徑、槳葉寬度、槳葉傾斜角、轉速、單個(gè)攪拌器葉片數、攪拌器距離容器底部的距離等。
②攪拌容器的結構：容器內徑、液面高度、擋板數、擋板寬度、導流筒的尺寸等。
③攪拌介質(zhì)的特性：液體的密度、黏度。
④重力加速度。
上述影響因素綜合起來(lái)可用下式關(guān)聯(lián)：
（11-6）
式中：
B-槳葉寬度，m；
d-攪拌器直徑，m；
D-攪拌容器內直徑，m；
Fr-弗魯德數，Fr=N2d/g ；
H-液面高度，m；
K-系數；
N-攪拌轉速，s-1；
NP-功率準數，無(wú)量綱；
P-攪拌功率，W；
r，q-指數；
Re-雷諾數，Re=d2Nρ/μ；
ρ-密度，kg/m3；
μ-黏度，Pa·s。
一般情況下，弗魯德準數Fr的影響較小，而容器內徑D、擋板寬度b等幾何參數可歸結到系數K。由式（11-6）得攪拌器功率P為：
（11-7）
上式中ρ、N、d為已知數，故計算攪拌器功率的關(guān)鍵是求得功率準數NP。在特定的攪拌裝置上，可以測得功率準數NP與雷諾數Re的關(guān)系。將此關(guān)系繪于雙對數坐標圖上即得功率曲線(xiàn)。圖11-10為六種攪拌器的功率曲線(xiàn)。由圖可知，功率準數NP隨雷諾數Re變化。在低雷諾數（Re≤10）的層流區內，流體不會(huì )打旋，重力影響可忽略，功率曲線(xiàn)為斜率-1的直線(xiàn)；當10≤Re≤10000時(shí)為過(guò)渡流區，功率曲線(xiàn)為一下凹曲線(xiàn)；當Re>10000時(shí)，流動(dòng)進(jìn)入充分湍流區，功率曲線(xiàn)呈一水平直線(xiàn)，即NP與Re無(wú)關(guān)，保持不變。用式（11-7）計算攪拌器功率時(shí)，功率準數NP可直接從圖11-10查得。
圖11-10六種攪拌器的功率曲線(xiàn)（全擋板條件）
圖11-10所示的功率曲線(xiàn)只適用于圖示六種攪拌器的幾何比例關(guān)系。如果比例關(guān)系不同，則功率準數NP也不同。此曲線(xiàn)是在單一液體下測得的。對于非均相的液-液或液-固系統，用上述功率曲線(xiàn)計算時(shí)，需用混合物的平均密度[ρ]和修正黏度[μ]代替式（11-7）中的ρ、μ。
攪拌器的下型式選用
注：表中“○”為適合，空白為不適或不許。
計算氣-液兩相系統攪拌器功率時(shí)，攪拌器功率與通氣量的大小有關(guān)。通氣時(shí)，氣泡的存在降低了攪拌液體的有效密度，與不通氣相比，攪拌器功率要低得多。
【例11-1】一攪拌設備的筒體內直徑為?1800mm，采用六直葉圓盤(pán)渦輪式攪拌器，攪拌器直徑?600mm，攪拌軸轉速160r/min。容器內液體的密度為1300kg/m3，黏度為0.12Pa·s。試求：
①攪拌器功率；
②改用推進(jìn)式攪拌器后的攪拌器功率。
解：
已知ρ=1300kg/m3，μ=0.12 Pa·s，d=600mm，N=160r/min=2.667s-1
①計算雷諾數Re：
由圖11-10功率曲線(xiàn)1查得，NP=6.3。
按式（11-7）計算攪拌器功率：
②改用推進(jìn)式攪拌器，雷諾數不變 由圖11-10功率曲線(xiàn)3查得，NP=1.0。攪拌器功率為：
3 攪拌作業(yè)功率
是攪拌混合過(guò)程最佳時(shí)所需要的功率，而實(shí)際生產(chǎn)中最佳狀態(tài)有時(shí)很難獲取。因此，通常結合具體的攪拌過(guò)程和確定的攪拌器類(lèi)型，借助日常生產(chǎn)或一些小型試驗來(lái)獲取功率數據，并以此作為攪拌作業(yè)功率的參考，進(jìn)一步去確定能滿(mǎn)足這一功率要求的攪拌器尺寸與運行參數。
（1）單位體積平均攪拌功率的推薦值
單位體積物料的平均攪拌功率的大小，常用來(lái)反映攪拌的難易程度。對同一種攪拌過(guò)程，取單位體積物料的平均攪拌功率也是一個(gè)常用的比例放大準則。
對于Re>10?的湍流區操作的下述過(guò)程，液體單位體積的平均攪拌功率推薦值見(jiàn)表11-8。
表11-8不同攪拌種類(lèi)液體單位體積的平均攪拌功率
注：1Hp = 735.499 W。
（2）攪拌作業(yè)功率的算圖
如圖11-11所示，算圖依據攪拌過(guò)程的種類(lèi)以及物料量、物性參數來(lái)確定攪拌作業(yè)功率。將液體容積與液體黏度連線(xiàn)，交于參考線(xiàn)Ⅰ上某點(diǎn)，再將該點(diǎn)與液體相對密度連線(xiàn)，交于參考線(xiàn)Ⅱ上某點(diǎn)，之后將該點(diǎn)與某一操作連線(xiàn)，交于攪拌功率線(xiàn)上某點(diǎn)，即可由此確定該過(guò)程的攪拌作業(yè)功率。
圖11-11 攪拌作業(yè)功率算圖
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