专业实验6-多相流流动特性冷模实验-讲义

1、实验六 多相流流动特性冷模实验（Version 2015）1、教学目的与要求： 在化工过程及有关工业生产中，多相混合工艺占有很重要的地位，而其中最常用的混合 设备是固 -液体系搅拌槽。固-液体系搅拌槽在采矿、食品、石油化工、造纸、能源工业、城市及工业废水处理中 的得到了极为广泛的应用。固液悬浮技术研究的重点是如何以最小的能耗获得所需要的悬浮效果。 衡量一个搅拌桨 悬浮效果好坏的最主要判据是：使固体粒子离底悬浮的最低搅拌功率Pjs。本试验的重点是测量使固体粒子离底悬浮的最低搅拌转速Njs，通过计算得出搅拌功率Pjs。实验目的：测定搅拌桨安装高度变化对悬浮效果的影响。2. 基本原理：离底悬浮的最低

2、搅拌转速 Njs 定义为：使固体粒子在搅拌槽底静止时间小于 2 秒时所需 的搅拌转速。在一定范围内，搅拌桨安装高度对固 -液悬浮效果有明显的影响，安装位置越高， Njs 越大。输入功率定义为搅拌桨提供给流体的实际功率。3. 实验装置：本实验装置简图如图 1 所示：如简图中所示：电机及皮带减速装置（ 4）的转速由调频器（ 3）来控制。 本实验装置电机转速： 1400rpm，功率： 0.75kW，减速机速比： i=2.41； 搅拌轴最高允许搅拌转速： 373rpm。【对应的电机转速 Nmotor=900rpm】 空转搅拌转速不允许超过 20rpm，且空转时间不允许超过 20 秒。word 文档 可

3、自由复制编辑图 1 搅拌实验装置流程图1反光镜2转速计（备用） 3调频器4电机及皮带减速装置5搅拌轴6搅拌槽7挡板8搅拌桨实验条件：液相： 自来水； 搅拌槽直径 T=0.28m， CBY 桨直径 D=0.096m。液位高度： 0.28m。 固相：树脂。4. 实验方法：（1）搅拌转速的测定：本实验搅拌转速通过读取变频器显示面板上的电机转速 Nmotor 除以减速机速比 i 得到。N=Nmotor/2.41 （rpm）离底悬浮最低搅拌转速 Njs 的测定：Njs 的测定采用观察法。通常在较高的搅拌转速下，固体颗粒不会沉淀在搅拌槽底部。随 着搅拌转速的降低， 会有部分固体颗粒沉淀在搅拌槽底部不同区域

4、。而且在某个转速范围内沉 淀在不同区域的固体颗粒会在不同时间内重新悬浮起来。调节搅拌转速由高向低 ，通过反光镜观察固体粒子在搅拌槽底部的沉淀区域及沉淀时间。 当沉淀在槽底的固体粒子， 沉淀时间最 长的固体颗粒重新悬浮起来的时间小于 2 秒对应的搅拌转速就是离底悬浮最低搅拌转速 Njs。 相同条件下需重复一次，取两次数平均为最终的离底悬浮最低搅拌转速 Njs。（2）离底悬浮最低搅拌功率计算离底悬浮最低搅拌功率 Pjs：35Pjs=NpNjs3D5 Wword 文档 可自由复制编辑 式中， Np功率准数， 液体密度 kg/m 3 ，Njs 搅拌转速 1/s ，D搅拌桨直径 m，不 同搅拌桨的相关数

5、据见下表 1。表 1搅拌桨的相关数据Np（有挡板）三叶 CBY0.275. 数据处理：1）搅拌桨安装高度（变化 4 个）对 Njs 的影响 （液位： 0.28m，桨直径： 0.096m，搅拌桨 轮毂高度： 0.025m）CBY搅拌桨 安装高度 C m离底悬浮 最低搅拌功率Pjs W离底悬浮 最低搅拌转速Njs rpm C/T=0.1 (0.028m)C/T=0.2 (0.056m)C/T=0.3 (0.084m)C/T=0.4 (0.112m)C/T=0.5 (0.14m)注：实验过程中绘制不同安装高度时，沉降颗粒在搅拌槽底的大概位置6思考题：（1）搅拌桨安装高度对 Njs 有何影响？7注意事项：（1）搅拌实验装置是旋转设备，实验过程中严禁接触旋转部件，如电机、减速机、搅拌轴及 搅拌桨。长头发的同学必须将头发盘起。（2）本实验装置的搅拌最高允许搅拌转速： 373rpm【对应的电机转速 Nmotor=900rp