如何计算搅拌器轴功率讲课教案.ppt

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1、2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)1（二）搅拌(jiobn)流型z1、垂直(chuzh)螺旋桨搅拌器的搅拌流型第一页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)2z2、涡轮搅拌(jiobn)器的搅拌(jiobn)流型z3、装有拉力筒时的搅拌(jiobn)流型第二页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)3三、搅拌器轴功率计算(j sun)z（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z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。z P0=（N,d,g）zP0:

2、不通气时搅拌器输入液体的功率；zN:搅拌转速；d：涡轮直径；：液体密度；：液体粘度(zhn d)；g：重力加速度第三页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)4通过因次分析及实验证实，对牛顿型流体而言，可得到(d do)下列准数：第四页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)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(n jn)/米3）；：液体粘度（牛.秒/米2)；g：重力加速度第五页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)6yz在全挡板条件下

3、，y=0z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(jbn)消失。z满足全挡板条件的挡板数及挡板宽度可由下式计算：z（B/D）Z=0.4zB：挡板宽度 Z：挡板数第六页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)7Xz当ReM10，x=-1，液体处于滞流状态(zhungti)，z P=KN2d3z当ReM 104，x=0，液体处于湍流状态(zhungti)，z P=KN3d5z在一般情况下，搅拌器大多在湍流状态(zhungti)下操作。对非牛顿型流体来说，当ReM 300，液体已呈湍流状态(zhungti)。第七页，共22页。2022

4、/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)8不同(b tn)搅拌器的K值第八页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)9功率(gngl)准数Npz是一个无因次数，定义为功率准数NpzNp表征着机械搅拌所施于单位体积(tj)被搅拌液体的外力与单位体积(tj)被搅拌的惯性力之比。z z 线速度 a 加速度 V 液体体积(tj)z m 液体质量 第九页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)10各类搅拌器功率(gngl)准数Np 与雷诺准数Rem的关系（1）第十页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)

5、11各类搅拌器功率各类搅拌器功率(gngl)准数准数Np 与雷诺准数与雷诺准数Rem的关的关系（系（2）第十一页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)12单只涡轮在不通气(tng q)条件下搅拌轴功率P0（1）zP0=NpN3 d5(W)zd:搅拌器直径搅拌器直径(m)；N:搅拌器的转速搅拌器的转速(r/s)z :液体密度液体密度(md)(kg/m3)；Np:功率准数功率准数z 液体处于湍流状态：液体处于湍流状态：z（1）圆盘六平直叶涡轮）圆盘六平直叶涡轮 Np6z（2）圆盘六弯叶涡轮）圆盘六弯叶涡轮 Np4.7z（3）圆盘六箭叶涡轮）圆盘六箭叶涡轮 Np3.7

6、第十二页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)13单只涡轮在不通气(tng q)条件下搅拌轴功率P0（2）z对于一般(ybn)发酵罐，D/d3，HL/d 3z 实际搅拌轴功率:P0*=fP0z校正系数 f=1/3(D/d)(HL/d)1/2第十三页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)14（二）多只涡轮在不通气条件下搅拌(jiobn)轴功率Pm的计算z估算式z Pm=P01+0.6(m-1)=P0(0.4+0.6m)z m:涡轮个数z经验(jngyn)计算式z 两只涡轮P2=P120.86(1+s/d)(1-s/(HL-0.9d)

7、0.3z 三只涡轮P2=P130.86(1+s/d)(1-(s/(HL-0.9d)log4.5/log3)0.3第十四页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)15（三）通气液体(yt)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(bio un)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。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)16Michel经验(jngyn)式z当d/D=1/3时,C=0.15

8、7z d/D=2/3时,C=0.113z d/D=1/2时,C=0.101zN(r/min),Qg(m3/min),d(m),Pg,P0(kW)第十六页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)17第十七页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)18第十八页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)19修正(xizhng)的Michel经验式zN(r/min),Qg(ml/min),d(cm),Pg,P0(kW)第十九页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)20例题(lt)1第

9、二十页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)21解:已知此细菌醪为牛顿型流体(lit)。先算出ReM，由NpReM图线查出Np，自Np算出P0，再从修正的Michel式算出Pg。ReM=（16860）0.621020(1.9610-3)=5.25105 104，液体已呈湍流状态。对于六弯叶涡轮桨，Np=4.7P0=Np d5 N3 P0=4.70.65(16860)31020 =8183(w)=8.18 kW第二十一页，共22页。2022/11/17第三章 搅拌器轴功率计算(j sun)22Pg=2.2510-3(8.18216860314200000.08)0.39 =6.61kW第二十二页，共22页。