搅拌器轴功率计算

（二）搅拌流型1、垂直螺旋桨搅拌器的搅拌流型10/19/20221第三章搅拌器轴功率计算2、涡轮搅拌器的搅拌流型3、装有拉力筒时的搅拌流型10/19/20222第三章搅拌器轴功率计算三、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：重力加速度10/19/20223第三章搅拌器轴功率计算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：10/19/20224第三章搅拌器轴功率计算P0: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10/19/20225第三章搅拌器轴功率计算y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/D）·Z=0.4 B：挡板宽度Z：挡板数 10/19/20226第三章搅拌器轴功率计算X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。10/19/20227第三章搅拌器轴功率计算不同搅拌器的K值10/19/20228第三章搅拌器轴功率计算功率准数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

10/19/20229第三章搅拌器轴功率计算

各类搅拌器功率准数Np与雷诺准数Rem的关系（1）10/19/202210第三章搅拌器轴功率计算各类搅拌器功率准数Np与雷诺准数Rem的关系（2）10/19/202211第三章搅拌器轴功率计算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）圆盘六弯叶涡轮Np≈4.7（3）圆盘六箭叶涡轮Np≈3.710/19/202212第三章搅拌器轴功率计算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)]1/210/19/202213第三章搅拌器轴功率计算（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-0.9d))]0.3三只涡轮P2=P1×30.86[(1+s/d)(1-(s/(HL-0.9d))×log4.5/log3)]0.310/19/202214第三章搅拌器轴功率计算（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=0.62-1.85Na10/19/202215第三章搅拌器轴功率计算Michel经验式当d/D=1/3时,C=0.157d/D=2/3时,C=0.113d/D=1/2时,C=0.101N(r/min),Qg(m3/min),d(m),Pg,P0(kW)10/19/202216第三章搅拌器轴功率计算10/19/202217第三章搅拌器轴功率计算10/19/202218第三章搅拌器轴功率计算修正的Michel经验式N(r/min),Qg(ml/min),d(cm),Pg,P0(kW)10/19/202219第三章搅拌器轴功率计算例题110/19/202220第三章搅拌器轴功率计算解:已知此细菌醪为牛顿型流体。先算出ReM，由Np~ReM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)=8.18