如何计算搅拌器轴功率讲课教案

2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)1（二）搅拌(jiǎobàn)流型1、垂直(chuízhí)螺旋桨搅拌器的搅拌流型第一页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)22、涡轮搅拌(jiǎobàn)器的搅拌(jiǎobàn)流型3、装有拉力筒时的搅拌(jiǎobàn)流型第二页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)3三、搅拌器轴功率计算(jìsuàn)（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(zhāndù)；g：重力加速度第三页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)4通过因次分析及实验证实，对牛顿型流体而言，可得到(dédào)下列准数：第四页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)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(ɡōnɡjīn)/米3）；µ：液体粘度（牛.秒/米2)；g：重力加速度第五页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)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(jīběn)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 第六页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)7X当ReM＜10，x=-1，液体处于滞流状态(zhuàngtài)，P=KN2d3μ当ReM＞104，x=0，液体处于湍流状态(zhuàngtài)，P=KN3d5ρ在一般情况下，搅拌器大多在湍流状态(zhuàngtài)下操作。对非牛顿型流体来说，当ReM＞300，液体已呈湍流状态(zhuàngtài)。第七页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)8不同(bùtónɡ)搅拌器的K值第八页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)9功率(gōnglǜ)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(tǐjī)被搅拌液体的外力与单位体积(tǐjī)被搅拌的惯性力之比。

ω线速度a加速度V液体体积(tǐjī)m液体质量第九页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)10

各类搅拌器功率(gōnglǜ)准数Np与雷诺准数Rem的关系（1）第十页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)11各类搅拌器功率(gōnglǜ)准数Np与雷诺准数Rem的关系（2）第十一页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)12单只涡轮在不通气(tōngqì)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(mìdù)(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≈3.7第十二页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)13单只涡轮在不通气(tōngqì)条件下搅拌轴功率P0（2）对于一般(yībān)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)]1/2第十三页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)14（二）多只涡轮在不通气条件下搅拌(jiǎobàn)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(jīngyàn)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)]0.3第十四页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)15（三）通气液体(yètǐ)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(biǎoɡuān)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=0.62-1.85Na第十五页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)16Michel经验(jīngyàn)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)第十六页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)17第十七页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)18第十八页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)19修正(xiūzhèng)的Michel经验式N(r/min),Qg(ml/min),d(cm),Pg,P0(kW)第十九页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)20例题(lìtí)1第二十页，共22页。2023/2/6第三章搅拌器轴功率计算(jìsuàn)21解:已知此细菌醪为牛顿型流体(liútǐ)。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)3×102