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搅拌技术
搅拌器的流体径向力系数
点击次数:2771 发布时间:2014-09-30

   推进式和三叶后掠式等三叶片搅拌器的流体径向力系数经验值,如下表所示。从表中可以看出,粘度较大时,流体径向力系数较小,其实真正有关的是雷诺数。挡板系数对流体径向力也影响较大。

三叶后掠式和推进式搅拌器的流体径向力系数,数据来源于HG20569

挡板及内件数

流体径向力系数

粘度<20cP

粘度<1000cP

无挡板

0.40.04

1~3个挡板或1~2个插入内件(内插管件等)

0.250.04

4块挡板

0.160.04

叶片数量对流体径向力系数的影响如下表所示。从表中看可以看出,4个叶片搅拌器的流体径向力系数小于3个叶片的,6个叶片小于4个叶片的。

搅拌叶片数量对流体径向力系数的影响,数据来源于HG20569

 

搅拌器型式

NBN/Nk

1.21.5

>2.0

4直叶涡轮

0.180.130.11

6直叶涡轮

0.110.10.09

4斜叶涡轮

0.20.150.12

6斜叶涡轮

0.120.110.1

 

表中 NB——搅拌器叶片数量

N——搅拌转速,rpm

Nk——临界转速,rpm

   由于流体的径向力是来源于叶轮上各叶片上的力的不平衡部分,所以和流体的雷诺数密切相关。在湍流时,叶片受流体的冲击是不平衡的,在层流时,流场的不平衡性被限制,流体的径向冲击是很小的。因此,在高粘度搅拌过程中,对轴系进行计算时,可不考虑流体径向力的作用。

   叶轮在含气体的过程中使用时,由于混合物的密度降低,功率会大大降低。如果气体是不对称引入的,由于作用在叶轮上的力不对称,流体作用力可能会相当大。因此,在通气过程中,必须考虑气体的对称性,大部分通气过程是不对称的,很小的气泡均匀分布在釜的各个部位则可能是对称的,此时不需考虑通气对流体径向力的影响。

   若挡板与搅拌器叶片的数量不相等,会增加叶片受力的不平衡性,因此挡板数量应尽量与搅拌器叶片数量相等,比如若采用三叶轴流桨,挡板也要设置三块,若采用四斜叶开启涡轮,挡板也要设置4块,若采用六直叶圆盘涡轮,挡板可以设置6块,若挡板设置为4块,流体径向力系数要更大些。

   如果搅拌器在运转时进料或出料,当搅拌器通过气液界面时,由于流体阻尼较小,会放大流体的作用力。

 

   从本节的介绍来看,流体径向力可用公式求出来,下一部分我们将继续从流体径向力出发介绍搅拌器承受轴向力的计算方法。

 
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