螺带式搅拌桨叶的功率消耗模型

<正>在化工生产中得到广泛应用的螺带式搅拌器,其大部分功率数据是以实验为基础进行关联的,也进行过半理论的关联.通常,一个物理模型要能满足大量实验数据的检验,并要求使用方便.本文旨在开发这样的模型,以便于计算螺带式搅拌器的功率消耗、循环流量以及Metzner常数,为工程设计放大提供参考.     

螺带式搅拌器的功率消耗

对高粘度牛顿流体和非牛顿流体,在层流域测定了多种几何结构的螺带-锚搅拌器的功率消耗和Metzner常数K_(so)用回归分析方法,分别把Kp(N_p·Re)、K_(?)与搅拌器的几何参数和特性参数进行关联,得到:对底部没有锚的螺带搅拌器,由本实验和文献数据得到:结果还证实了螺带搅拌器的功率消耗与螺带高度不成正比.K_(?)与C_(3)进行关联是一种可行的方法.所得计算式能较准确地预测螺带式搅拌器在搅拌牛顿流体和非牛顿流体时的功率消耗和K_8值.     

螺带桨叶在粘弹性流体中的搅拌功率

本文研究了层流区内外单螺带-锚、四螺带-锚桨叶在粘弹性流体中的搅拌功率消耗。与牛顿型流体比较结果表明,流体的弹性对搅拌功率有较大的影响。Boger流体较牛顿型流体的功率消耗大50％以上。 本文采用了广义二阶流体本构方程导出搅拌功率计算式: 用实验数据确定f_3和F_(1av)~*,得到了适用于牛顿型流体、假塑性流体和粘弹性流体的功率计算式。计算结果与实验值比较接近。     

搅拌槽内桨叶高度对流场结构和功率消耗影响的数值模拟

运用多重参考系法和滑移网格法处理搅拌桨与挡板之间的相对运动,结合剪切应力输运模型建立了描述流体运动的控制方程组,考察了搅拌槽内桨叶高度对流场结构和功率消耗的影响,并将模拟结果与文献报道结果进行了比较.结果表明,当桨叶高度逐渐降低时,槽内流型由"双环流"结构转变为"单环流"结构,功率准数也随之急剧下降,计算流体力学模拟结果与文献报道结果有较好的一致性.     

特型螺带桨叶在高粘弹性和非弹性流体中的搅拌功率

本文研究了层流区域有较大叶片截面积的特型双螺带──锚桨叶在高粘弹性和非弹性流体中的搅拌功率，测定了Ｋ_ｐ和Ｋ_ｓ，采用广义二阶流体本构方程导出搅拌功率计算式参数ｆ_ｓ和Ｆ_（１ａｃ）由实验数据确定。该式适用于牛顿型流体、假塑性和粘弹性流体的功率消耗计算。     

通气式搅拌釜功率消耗的探讨

评估了通气式搅拌釜较有代表性的搅拌功耗关联式，指出大气穴形成之前，气体再循环将导致关系联式预测值偏离实际值４０％以上。用气体再循环系数对关联式进行修正，可得到适用于装有涡轮搅拌器的低粘体系的新的搅拌功耗关联式：当Ｇ≤２．５４时，Ｐｇ／Ｐ０＝０．７１Ｇ－０．８０；当Ｇ〉２．５４时，Ｐｇ／Ｐ０＝１．０；式中，Ｇ＝（Ｎｐ０／Ｎｐ０＾＊）＾０．６（ｄ／Ｄ）＾０．１５Ｆｒ＾０．０５［（１＋α）Ｎｑ］＾－０．     

气液搅拌反应器功率消耗的研究

对圆盘透平,本文从理论上分析了影响气液搅拌功率的主要因素,确立了搅拌功率与叶轮所分散的气体量之间应有的函数关系,解释了不同混合区域内、不同桨层数时,搅拌功率随叶轮转速和通气量的变化关系,给出了多层桨液泛点和再循环起始点的定义,为正确地处理功率数据奠定了基础。     

搅拌流化床搅拌功率研究

根据在粉体中运动物体受力分析 ,对几种不同型式搅拌桨功率准数表达式进行了推导 ,并对搅拌流化床中的功率准数与通气速率和搅拌速度进行了关联 ,关联结果与实验值吻合较好。     

锚式搅拌槽中高粘弹性流体的流速分布及其功率消耗

用照相法测定了锚式搅拌槽中高粘弹性流体的流型和流速分布,另测定了搅拌功率消耗,结果发现:1.与牛顿流体相比,在低Re数下,粘弹性流体的切向速度较大,而径向速度则较小.2.转速相同时,在高剪切率区域,粘弹性流体的剪切率大于牛顿流体.由CEF方程导出功率计算式N_pRe_af_s~(1-n)=k_pf_vf_s~2[1+F_1avf_s~(m-n-3)Wi/K_s~2]用实验数据确定f_(?)和F_(1av),得到可适用于牛顿流体、假塑性流体和粘弹性流体的普适功率计算式,计算结果与实验值比较接近.     

锚式搅拌槽中高粘弹性流体的流速分布及其功率消耗

用照相法测定了锚式搅拌槽中高粘弹性流体的流型和流速分布,另测定了搅拌功率消耗,结果发现:1.与牛顿流体相比,在低Re数下,粘弹性流体的切向速度较大,而径向速度则较小.2.转速相同时,在高剪切率区域,粘弹性流体的剪切率大于牛顿流体.由CEF方程导出功率计算式N_pRe_af_s~(1-n)=k_pf_vf_s~2[1+F_1avf_s~(m-n-3)Wi/K_s~2]用实验数据确定f_(?)和F_(1av),得到可适用于牛顿流体、假塑性流体和粘弹性流体的普适功率计算式,计算结果与实验值比较接近.     

螺带桨搅拌槽内给热系数和所需功率的研究

本文详细研讨了螺带桨搅拌槽内给热系数及其与所需功率的关系.研究中使用了4个不同几何尺寸的螺带装以及8种不同稠度的假塑性非牛顿流体和高粘度牛顿流体.结果表明:在雷诺数小于0.1时,试验流体在槽内的给热系数与浆叶几何尺寸有关.通过回归分析法得到了4个对应于各螺带桨的给热系数关联式;雷诺数大于10时,给热系数和搅拌浆几何尺寸无关,从而得出一个适用于不同螺带浆的共同关联式.实验还研究了给热系数和所需搅拌功率的关系,并用多项式回归法得到了整个实验雷诺数范围的传热-搅拌功率关联式.     

平板式桨叶搅拌器功率测试小结

根据石油化工设备设计建设组一九七六年莫干山会议安排,由北京化工学院及浙江化工学院等单位开展了搅拌器功率测定工作。现发表的是北京化工学院化学工程教研组搅拌功率小组对平板式桨叶搅拌器功率测试小结,请有关设计、科研部门对此提出宝贵意见。北京化工学院将继续进行锚式等桨叶的功率测定工作。     

改造聚合搅拌桨叶提高PVC质量

福建省南平市榕昌化工有限公司通过改进13.5 m3聚合釜搅拌叶,把4层45°斜桨中的2层(相间)改为平桨,并适当调整桨叶间距,从而加强了搅拌的剪切强度和两桨叶之间的搅拌作用,降低了分散剂用量,使PVC树脂颗粒粒径分布较为集中,树脂颗粒形态较为规整,表观密度较高,孔隙、孔径大小较均一,增塑剂吸收量稳定,提高了PVC树脂质量.     

搅拌槽内桨叶安装高度的数值模拟

采用CFD软件对搅拌槽内的气、液、固三相流动状态进行了数值模拟,桨型采用的是六直叶圆盘涡轮桨,具体从桨叶安装高度进行细致的数值分析,得出能够获得槽内良好固液悬浮性能下的最优化结构,并和标准搅拌槽进行对比,本研究为工业中搅拌槽的结构优化和放大提供了理论基础。     

空心桨叶类搅拌设备输送量的计算

阐述如何在空心桨叶类搅拌设备传热面积确定的情况下,通过调节螺旋输送七要素来提高设备的输送能力,并介绍空心桨叶类搅拌设备输送量的计算方法。     

螺带式搅拌器传热性能参数的研究

用实验方法讨论了螺带叶轮对从罐壁到混合液体内层传热时,所需功率和传热系数的影响因素,得出了螺带式搅拌桨直径与搅拌罐直径之比d／D=0．93～0．95,搅拌桨螺距与直径之比p／d=0．24～0．26时混合效率最高。通过搅拌罐高径比对传热系数影响的研究,表明了叶轮位于距离罐底1／2H附近时,其传热系数最大,得出了Nu／（Re^0.5Pr^0.33Vi^0.14）随着（H／D）^-0.47的增加而减小。     

强制循环蒸发器的功率消耗

强制循环蒸发器比较广泛应用在化工,冶金、制盐、食品和其他工业部门。它适合于蒸发浓稠和带结晶的溶液。由于能显著提高生产强度和改善操作条件,所以在技术上有一定的优越性。一般认为强制循环蒸发器的传热系数比自然循环蒸发器的大。但明显缺点是能量消耗大,每平方米加热面积约需0.4～0.8千瓦。     

卧式搅拌釜搅拌功率的设计计算

在对一卧式搅拌釜搅拌功率的设计计算中，比较了各种功率计算方法，并与实测值进行对照。     

卧式单轴粉体搅拌反应器的搅拌功率

以烯烃气相聚合卧式单轴搅拌聚合反应器为背景,使用内外双螺带和地工两种搅拌桨,研究了搅拌型式、转速、粉体物性及加料量对搅拌功率的影响规律。结果表明：不同性质的物料其搅拌功率变化规律不同,但搅拌功率总是与转速的一次方近似正比,基于粉体搅拌的特点,提出了新的粉体搅拌功率准数表达式,并在实验研究的基础上给出了适用于粉体搅拌的功率准数关联式。