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搅拌器的流体径向力

浏览次数:2288发布日期:2014-09-29

   上一篇我们介绍了轴承受力主要取决于流体径向力,本节介绍流体径向力的计算。

   流体的径向力是来自作用在叶轮上的力的不平衡部分,如果流体通过叶轮的流动完全对称,则没有流体径向力。假设叶轮在无限大的流体中转动,通过叶轮的流体完全对称,叶轮制造得十分,就应当没有流体作用力。此处需要指出的是,流体径向力仅针对雷诺数较大的情况而言,对于层流的情况或高粘流体,则谈不上流体径向力。

    根据扭矩与作用力的关系,如果作用在叶片上的等效力是作用在叶轮的有效半径上,则流体径向力可从力等于扭矩除以力臂的扭矩方程得出:

    假定所有的流体都作用到搅拌器叶片的端部,则有效半径等于叶轮半径,但是搅拌器的叶片从根部到端部都受到流体的作用力,故有效半径肯定小于叶轮半径,如下图所示。有人假定有效半径为叶轮半径的3/4,有人假定有效半径为叶轮半径的0.7倍,HG20569中假定有效半径是叶轮半径的3/4,可求出流体径向力为:

    从公式可知,流体径向力与叶片数目呈反比。理论上,作用在叶片上的力是对称的,流体径向力是0,但实际上每个瞬间各个叶片上的径向力都不相等,这些不平衡力导致扭矩发生变化并形成弯矩。

流体平均作用力等效点

    事实上,流体径向力不仅和叶片数量有关,也和釜的结构、内构件、物料粘度、雷诺数等密切相关,将搅拌叶片数量等参数合并成流体径向力系数K,可将流体径向力Fh表达为:

式中 M’——搅拌器的扭矩,Nm

K——流体径向力系数

 

    从公式中可见,流体径向力和流体径向力系数呈正比,流体径向力系数与搅拌器型式相关,下一部分我们将继续介绍不同状态下搅拌器的流体径向力系数。

 

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