如何计算搅拌器轴功率.ppt

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1、2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算1（二）搅拌流型1、垂直螺旋桨搅拌器的搅拌流型2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算22、涡轮搅拌器的搅拌流型3、装有拉力筒时的搅拌流型2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算3三、搅拌器轴功率计算（一）单只涡轮在不通气条件下输入搅拌液体的功率P0的计算输入搅拌液体的功率（轴功率）：搅拌器以既定的转速旋转时，用以克服介质的阻力所需用的功率。P0=（N,d,,µ,g）P0:不通气时搅拌器输入液体的功率；N:搅拌转速；d：涡轮直径；：液体密度；µ：液体粘度；g

2、：重力加速度2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算4通过因次分析及实验证实，对牛顿型流体而言，可得到下列准数：2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算5P0:不通气时搅拌器输入液体的功率(瓦)；N:搅拌转速（转.秒）；d：涡轮直径（米）；：液体密度（公斤/米3）；µ：液体粘度（牛.秒/米2)；g：重力加速度2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算6y在全挡板条件下，y=0全挡板条件：在搅拌发酵罐中增加挡板或其他附件时，搅拌功率不增加，而旋涡基本消失。满足全挡板条件的挡板数及挡板宽度可由下式计算：（B

3、/D）·Z=0.4B：挡板宽度Z：挡板数2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算7X当ReM＜10，x=-1，液体处于滞流状态，P=KN2d3μ当ReM＞104，x=0，液体处于湍流状态，P=KN3d5ρ在一般情况下，搅拌器大多在湍流状态下操作。对非牛顿型流体来说，当ReM＞300，液体已呈湍流状态。2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算8不同搅拌器的K值2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算9功率准数Np是一个无因次数，定义为功率准数NpNp表征着机械搅拌所施于单位体积被搅拌液体的外力与单位体积被

4、搅拌的惯性力之比。ω线速度a加速度V液体体积m液体质量2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算10各类搅拌器功率准数Np与雷诺准数Rem的关系（1）2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算11各类搅拌器功率准数Np与雷诺准数Rem的关系（2）2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算12单只涡轮在不通气条件下搅拌轴功率P0（1）P0==Np×N3×d5×ρ(W)d:搅拌器直径(m)；N:搅拌器的转速(r/s):液体密度(kg/m3)；Np:功率准数液体处于湍流状态：（1）圆盘六平直叶涡轮Np≈6（2）圆

5、盘六弯叶涡轮Np≈4.7（3）圆盘六箭叶涡轮Np≈3.72021/10/6第三章搅拌器轴功率计算13单只涡轮在不通气条件下搅拌轴功率P0（2）对于一般发酵罐，D/d≠3，HL/d≠3实际搅拌轴功率:P0*=f×P0校正系数f=1/3[(D/d)(HL/d)]1/22021/10/6第三章搅拌器轴功率计算14（二）多只涡轮在不通气条件下搅拌轴功率Pm的计算估算式Pm=P0[1+0.6(m-1)]=P0(0.4+0.6m)m:涡轮个数经验计算式两只涡轮P2=P1×20.86[(1+s/d)(1-s/(HL-

6、0.9d))]0.3三只涡轮P2=P1×30.86[(1+s/d)(1-(s/(HL-0.9d))×log4.5/log3)]0.32021/10/6第三章搅拌器轴功率计算15（三）通气液体机械搅拌轴功率Pg的计算通气准数Na，它表示发酵罐内空气的表观流速与搅拌器叶端速度之比，在数学上可表示为：Pg估算式：Na≤0.035时，Pg/P0=1-12.6NaNa≥0.035时，Pg/P0=0.62-1.85Na2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算16Michel经验式当d/D=1/3时,C=0.157d

7、/D=2/3时,C=0.113d/D=1/2时,C=0.101N(r/min),Qg(m3/min),d(m),Pg,P0(kW)2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算172021/10/6第三章搅拌器轴功率计算182021/10/6第三章搅拌器轴功率计算19修正的Michel经验式N(r/min),Qg(ml/min),d(cm),Pg,P0(kW)2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算20例题12021/10/6第三章搅拌器轴功率计算21解:已知此细菌醪为牛顿型流体。先算出ReM，由Np~ReM

8、图线查出Np，自Np算出P0，再从修正的Michel式算出Pg。ReM=（168÷60）×0.62×1020÷(1.96×10-3)=5.25×105＞104，液体已呈湍流状态。对于六弯叶涡轮桨，Np=4.7P0=Npd5N3ρP0=4.7×0.65×(168÷60)3×1020=8183(w)=8.18kW2021/10/6第三章搅拌器轴功率计算22Pg=2.25×10-3×(8.182×168×603÷14200000.08)0.39=