如何計算攪拌器軸功率講課教案

2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)1（二）攪拌(jiǎobàn)流型1、垂直(chuízhí)螺旋槳攪拌器的攪拌流型第一頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)22、渦輪攪拌(jiǎobàn)器的攪拌(jiǎobàn)流型3、裝有拉力筒時的攪拌(jiǎobàn)流型第二頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)3三、攪拌器軸功率計算(jìsuàn)（一）單只渦輪在不通氣條件下輸入攪拌液體的功率P0的計算輸入攪拌液體的功率（軸功率）：攪拌器以既定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，用以克服介質(zhì)的阻力所需用的功率。 P0=（N,d,,μ,g）P0:不通氣時攪拌器輸入液體的功率；N:攪拌轉(zhuǎn)速；d：渦輪直徑；：液體密度；μ：液體粘度(zhāndù)；g：重力加速度第三頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)4通過因次分析及實驗證實，對牛頓型流體而言，可得到(dédào)下列準(zhǔn)數(shù)：第四頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)5P0:不通氣時攪拌器輸入液體的功率(瓦)；N:攪拌轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn).秒）；d：渦輪直徑（米）；：液體密度（公斤(ɡōnɡjīn)/米3）；μ：液體粘度（牛.秒/米2)；g：重力加速度第五頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)6y在全擋板條件下，y=0全擋板條件：在攪拌發(fā)酵罐中增加擋板或其他附件時，攪拌功率不增加，而旋渦基本(jīběn)消失。滿足全擋板條件的擋板數(shù)及擋板寬度可由下式計算：（B/D）·Z=0.4 B：擋板寬度Z：擋板數(shù) 第六頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)7X當(dāng)ReM＜10，x=-1，液體處于滯流狀態(tài)(zhuàngtài)，P=KN2d3μ當(dāng)ReM＞104，x=0，液體處于湍流狀態(tài)(zhuàngtài)，P=KN3d5ρ在一般情況下，攪拌器大多在湍流狀態(tài)(zhuàngtài)下操作。對非牛頓型流體來說，當(dāng)ReM＞300，液體已呈湍流狀態(tài)(zhuàngtài)。第七頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)8不同(bùtónɡ)攪拌器的K值第八頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)9功率(gōnglǜ)準(zhǔn)數(shù)Np是一個無因次數(shù)，定義為功率準(zhǔn)數(shù)NpNp表征著機(jī)械攪拌所施于單位體積(tǐjī)被攪拌液體的外力與單位體積(tǐjī)被攪拌的慣性力之比。

ω線速度a加速度V液體體積(tǐjī)m液體質(zhì)量第九頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)10

各類攪拌器功率(gōnglǜ)準(zhǔn)數(shù)Np與雷諾準(zhǔn)數(shù)Rem的關(guān)系（1）第十頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)11各類攪拌器功率(gōnglǜ)準(zhǔn)數(shù)Np與雷諾準(zhǔn)數(shù)Rem的關(guān)系（2）第十一頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)12單只渦輪在不通氣(tōngqì)條件下攪拌軸功率P0（1）P0==Np×N3×d5×ρ(W)d:攪拌器直徑(m)；N:攪拌器的轉(zhuǎn)速(r/s):液體密度(mìdù)(kg/m3)；Np:功率準(zhǔn)數(shù)液體處于湍流狀態(tài)：（1）圓盤六平直葉渦輪Np≈6（2）圓盤六彎葉渦輪Np≈4.7（3）圓盤六箭葉渦輪Np≈3.7第十二頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)13單只渦輪在不通氣(tōngqì)條件下攪拌軸功率P0（2）對于一般(yībān)發(fā)酵罐，D/d≠3，HL/d≠3實際攪拌軸功率:P0*=f×P0校正系數(shù)f=1/3[(D/d)(HL/d)]1/2第十三頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)14（二）多只渦輪在不通氣條件下攪拌(jiǎobàn)軸功率Pm的計算

估算式Pm=P0[1+0.6(m-1)]=P0(0.4+0.6m)m:渦輪個數(shù)經(jīng)驗(jīngyàn)計算式兩只渦輪P2=P1×20.86[(1+s/d)(1-s/(HL-0.9d))]0.3三只渦輪P2=P1×30.86[(1+s/d)(1-(s/(HL-0.9d))×log4.5/log3)]0.3第十四頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)15（三）通氣液體(yètǐ)機(jī)械攪拌軸功率Pg的計算通氣準(zhǔn)數(shù)Na，它表示發(fā)酵罐內(nèi)空氣的表觀(biǎoɡuān)流速與攪拌器葉端速度之比，在數(shù)學(xué)上可表示為：Pg估算式：Na≤0.035時，Pg/P0=1-12.6NaNa≥0.035時，Pg/P0=0.62-1.85Na第十五頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)16Michel經(jīng)驗(jīngyàn)式當(dāng)d/D=1/3時,C=0.157d/D=2/3時,C=0.113d/D=1/2時,C=0.101N(r/min),Qg(m3/min),d(m),Pg,P0(kW)第十六頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)17第十七頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)18第十八頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)19修正(xiūzhèng)的Michel經(jīng)驗式N(r/min),Qg(ml/min),d(cm),Pg,P0(kW)第十九頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)20例題(lìtí)1第二十頁，共22頁。2023/2/6第三章攪拌器軸功率計算(jìsuàn)21解:已知此細(xì)菌醪為牛頓型流體(liútǐ)。先算出ReM，由Np~ReM圖線查出Np，自Np算出P0，再從修正的Michel式算出Pg。ReM=（168÷60）×0.62×1020÷(1.96×10-3)=5.25×105＞104，液體已呈湍流狀態(tài)。對于六彎葉渦輪槳，Np=4.7P0=Npd5N3ρP0=4.7×0.65×(168÷60)3×102