攪拌槽內(nèi)流體的流動與混合

1、 實驗六 攪拌槽內(nèi)流體的流動與混合一、教學目的與要求 流體混合是攪拌操作的目的之一。除此之外，固體在液體中的懸浮，氣體在液體中的分散等過程，都可以通過攪拌來達到。本實驗的重點是攪拌槽中流體的混合過程。實驗?zāi)康挠袃牲c：（1）觀察攪拌槽內(nèi)流體的流動特性，了解攪拌器型式、擋板對流型的影響。（2）測定攪拌轉(zhuǎn)速、輸入功率、葉輪形式、擋板條件、物料量（液位）變化對混合時間的影響。 通過上述實驗，了解影響流體混合的主要因素及基本規(guī)律。二、基本原理 流體在攪拌槽內(nèi)的流動與混合特征，是由攪拌槽的結(jié)構(gòu)，攪拌器的型式、攪拌葉輪提供給流體的功率等因素決定的。攪拌葉輪產(chǎn)生的流動的基本形式有兩種：軸向流和徑向流。徑向流葉

2、輪將流體從水平或徑向排出至槽壁；軸向流葉輪使流體產(chǎn)生平行于葉輪軸的流動。在無擋板的情況下，流體的流動通常呈現(xiàn)出以攪拌軸為中心的圓周運動。這種流動現(xiàn)象叫打漩。打漩的存在對混合特性有顯著影響。攪拌槽內(nèi)的混合特性一般用混合時間的長短及輸入功率的大小來描述?；旌蠒r間一般定義為是進料在全槽范圍內(nèi)分布均勻所需的時間。輸入功率定義為葉輪提供給流體的實際功率。三、實驗裝置本實驗裝置共有兩套，實驗流程如圖1所示：如流程圖中所示：電機（4）的轉(zhuǎn)速由調(diào)頻器（1）來控制，通過皮帶傳動，驅(qū)動攪拌葉輪轉(zhuǎn)動。四、試驗方法 （1）轉(zhuǎn)速的測定 攪拌器轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速計來測定（2）攪拌功率計算 攪拌功率P：P=NpN3D5 式中，Np

3、功率準數(shù)，液體密度kg/m3,N攪拌轉(zhuǎn)速1/s,D攪拌槳直徑m，不同攪拌槳的相關(guān)數(shù)據(jù)見下表1。圖1 攪拌實驗裝置流程圖1、調(diào)頻器 2、電壓表 3、電流表 4、電機5、皮帶輪 6、軸承座 7、攪拌軸 8、攪拌槽9、葉輪 10、擋板 11、轉(zhuǎn)速計表1 不同攪拌槳的相關(guān)數(shù)據(jù)六直葉渦輪三葉CBY攪拌槽直徑Tm0.280.28液體高度Hm0.280.28攪拌槳離底Cm0.0950.095Dm0.0950.12Np（有擋板）60.27Np（無擋板）1（3）混合時間的測定 混合時間的測定采用酸堿中和法。通過流體中指示劑的顏色變化來確定流體的混合時間。在流體中加溴百里香酚藍作為指示劑。當液體為堿性時指示劑呈藍

4、色，當液體為酸性時指示劑呈橙色。實驗步驟如下： 在槽內(nèi)加入實驗物料（自來水）； 在槽內(nèi)加入適量（5ml）濃度為4N的NaOH與指示劑，充分攪拌后使流體顏色（藍色）均勻； 快速加入適量（5ml）濃度為8N的H2SO4，加入的同時開始計時，隨著混合的進行流體的顏色逐漸從藍色變?yōu)槌壬旑伾鶆驎r結(jié)束計時。記錄所需時間即為混合時間。相同條件下需重復(fù)一次，取兩次數(shù)平均。五、數(shù)據(jù)處理表2、轉(zhuǎn)速（變化四個）及擋板對混合時間的影響（H=0.28m,C=0.095m）六直葉渦輪NPW混合時間有擋板800.1147.751000.21519.841200.37116.25無擋板181.70.21549.62表3、

5、槳型對混合時間的影響（H=0.28m,C=0.095m）有擋板NPW混合時間流型六直葉渦輪1000.21519.84徑向流CBY190.50.21525.66軸向流表4、液位對混合時間的影響（C=0.095m）有擋板N液位Hm混合時間六直葉渦輪1000.2819.840.3219.310.3618.66六、 思考題（1）簡單畫出不同條件流型圖答：六直葉渦輪產(chǎn)生的是徑向流，CBY產(chǎn)生的是軸向流，其分別產(chǎn)生的流型如下：軸向流 徑向流 （2）轉(zhuǎn)速（功率）對混合物有何影響？混合時間與轉(zhuǎn)速幾次方成正比？答：由表2數(shù)據(jù)可知：轉(zhuǎn)速（功率）越大，混合時間越短，即越有利于混合。將混合時間與轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的數(shù)據(jù)作出混

6、合時間與轉(zhuǎn)速曲線如下：圖2 混合時間與轉(zhuǎn)速曲線對曲線擬合可得關(guān)系式：y = 6E+06x-2.70 ，所以可得，混合時間與轉(zhuǎn)速的-2.7次方成正比。（3）相同功率下，不同槳型對混合有何影響？答：由表3數(shù)據(jù)可得：在相同功率下六直葉渦輪的混合時間要小于CBY的混合時間，即槳型不同，其混合時間也不同。（4）物料液位對混合有何影響？混合時間與液位幾次方成正比？答：由表4數(shù)據(jù)可得：液位越高，混合時間越短，即越有利于混合過程的進行。由表中數(shù)據(jù)所得的混合時間與液位關(guān)系圖如下：圖3 混合時間與液位曲線由混合時間與液位曲線可得混合時間與液位關(guān)系為：y = -14.75x + 23.99，即混合時間與液位大小呈負相關(guān)的關(guān)系，即混合時間與液位呈負線性關(guān)系。（5）相同功率下，擋板對混合物有何影響？ 答：由表1數(shù)據(jù)可得，在相同功率下，有擋板的