第四章2(搅拌器轴功率计算).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 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,10/30/2025,1,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,10/30/2025,2,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,P,0,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。,P,0,=,（,N,d,g,）,P,0,:,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；,：液体粘度；,g,：,重力加速度,10/30/2025,3,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：,10/30/2025,4,第三章 搅拌器轴功率计算,P,0,:,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,）；,：液体粘度（牛,.,秒,/,米,2,),；,g,：,重力加速度,10/30/2025,5,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,10/30/2025,6,第三章 搅拌器轴功率计算,X,当,Re,M,10,，,x=-1,，,液体处于滞流状态，,P=KN,2,d,3,当,Re,M,10,4,，,x=0,，,液体处于湍流状态，,P=KN,3,d,5,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,Re,M,300,，,液体已呈湍流状态。,10/30/2025,7,第三章 搅拌器轴功率计算,不同搅拌器的,K,值,10/30/2025,8,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,Np,Np,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。,线速度,a,加速度,V,液体体积,m,液体质量,10/30/2025,9,第三章 搅拌器轴功率计算,各类搅拌器功率准数,N,p,与雷诺准数,Re,m,的关系（,1,）,10/30/2025,10,第三章 搅拌器轴功率计算,各类搅拌器功率准数,N,p,与雷诺准数,Re,m,的关系（,2,）,10/30/2025,11,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,P,0,（,1,）,P,0,=,N,p,N,3,d,5,(W),d:,搅拌器直径,(m),；,N:,搅拌器的转速,(r/s),:,液体密度,(,kg/m,3,),；,N,p,:,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,3.7,10/30/2025,12,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,P,0,（,2,）,对于一般发酵罐，,D/d3,，,H,L,/d 3,实际搅拌轴功率,:,P,0,*=fP,0,校正系数,f=1/3(D/d)(H,L,/d),1/2,10/30/2025,13,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,P,m,的计算,估算式,P,m,=P,0,1+0.6(m-1)=P,0,(0.4+0.6m),m:,涡轮个数,经验计算式,两只涡轮,P,2,=P,1,2,0.86,(1+s/d)(1-s/(H,L,-0.9d),0.3,三只涡轮,P,2,=P,1,3,0.86,(1+s/d)(1-(s/(H,L,-0.9d)log4.5/log3),0.3,10/30/2025,14,第三章 搅拌器轴功率计算,（三）通气液体机械,搅拌轴功率,P,g,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，,P,g,/P,0,=1-12.6Na,Na 0.035,时，,P,g,/P,0,=0.62-1.85Na,10/30/2025,15,第三章 搅拌器轴功率计算,Michel,经验式,当,d/D=1/3,时,C=0.157,d/D=2/3,时,C=0.113,d/D=1/2,时,C=0.101,N(,r/min,),Qg,(,m,3,/min,),d(,m,),P,g,P,0,(,kW,),10/30/2025,16,第三章 搅拌器轴功率计算,10/30/2025,17,第三章 搅拌器轴功率计算,10/30/2025,18,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,P,0,(,kW,),10/30/2025,19,第三章 搅拌器轴功率计算,例题,1,10/30/2025,20,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,Re,M,，由,Np,Re,M,图线查出,Np,，自,Np,算出,P,0,，,再从修正的,Michel,式算出,Pg,。,Re,M,=,（,168,60,）,0.6,2,1020,(1.96,10,-3,),=5.25,10,5,10,4,，,液体已呈湍流状态。,对于六弯叶涡轮桨，,Np,=4.7,P,0,=,Np,d,5,N,3,P,0,=4.7,0.6,5,(168,60),3,1020,=8183(w)=8.18 kW,10/30/2025,21,第三章 搅拌器轴功率计算,Pg=2.25,10,-3,(8.18,2,168,60,3,1420000,0.08,),0.39,=6.61kW,10/30/2025,22,第三章 搅拌器轴功率计算,