搅拌机构的传动系统由电动机、机械传动机构、连接机构、中间轴和支承件等组成。电动机、变速箱和传动基座等安装在反应器的盖子上,搅拌器轴穿过盖子装在传动基座内的滚动轴承上,通过联轴器与电动机变速箱的输出轴相连,或与电动机直接相连。
釜内液体运动的能量来自搅拌器,搅拌时搅拌器功率消耗的大小是液体搅拌程度和运动状态的量度,亦是选择匹配电动机功率的依据。搅拌所需要的功率取决于所期望的流型和湍动程度,即搅拌功率是搅拌器形状、大小、转速和在轴上的位置及液体性质、反应釜尺寸与内部构件的函数,功率消耗可表达为P =f(N,d, p, u, g)。
若对于给定的搅拌系统,有现成的功率曲线可用,则可由搅拌条件下叶轮的雷诺数查得功率函数或功率准数,据此算出不同转速、液体a度和密度下的搅拌功率,再进行几何尺寸影响的校正。
在低雷诺数下,当Re 小于率曲线均为一段直线,直线的斜率为一1,且对同一型式的搅拌器,有挡板与无挡板的功率消耗相同。由此表明:层流搅拌条件下所有搅拌器的行为一致;而在湍流搅拌条件下,当Re 大于 104时,对同一型式的搅拌器,有挡板比无挡板时的功率消耗要多,且不同型式的搅拌器中涡轮式比螺旋桨式功率消耗大,带有斜叶片的涡轮居中。六叶片涡轮式搅拌器在湍流区
和层流区的功率消耗相差不大,这类搅拌器具有较平坦的功率曲线,表明它们在固定转速和有挡板情况下操作时,可用来处理黏度范围很广的多种液体。现在就形状因子对搅拌功率的影响及其他搅拌系统功率的计算,分别讨论如下。
1)形状因子对搅拌功率的影响
实际使用的搅拌器多种多样,其功率曲线往往不能从文献上查得,但搅拌器的各项尺寸和叶轮直径等都有一定的比例关系,此比值称为形状因子或几何因子。若已知形状因子对功率准数的关系,便可根据构型相近的搅拌器的功率曲线加以校正,估算出该装置的功率值,省却了实验测定。
釜型对搅拌功率的影响不大,但对循环流型有很大的影响。消除打漩现象后,将搅拌器从釜侧壁插人或偏心安装所消耗的功率与在挡板釜中对中安装时所消耗的功率相近。
2)固体悬浮系统的搅拌功率
对在固液悬浮系统中达到指定悬浮状态所需的搅拌功率,分作两种情况讨论如下:
①临界悬浮状态。在临界悬浮状态下,各种密度的固体颗粒在垂直方向上刚好全部离开反应器底部,有效相际表面不再增加,此状态下的搅拌速率称为临界悬浮速率。当搅拌速率大于此值后,功率消耗剧增,而产生的效果却很小。
3)气液悬浮系统的搅拌功率在发酵、废液处理和抗菌素等生产中,采用的机械搅拌槽需用气体处理悬浮液或乳浊液,多为间歇操作,以使液体混合。对此系统搅拌功率的计算:一是考虑通人气体造成的搅拌功率的变化;二是为达到一定的气体分散程度所需搅拌功率。
①通人气体搅拌时,由于气体在液体中的鼓泡,降低了被搅拌液体的有效密度,因此使搅拌功率降低。
②对于气液间的化学反应,当化学反应速率控制过程速率时,希望在尽可能长的接触时间下操作,此时达到指定的两相接触时间,
③当通人气量增大到一定程度,叶轮被大量气体包围,不能再有效地操作即达到液汽点时,则需稍稍减小气量,方能使液体又循环流动,并使气泡分散将此操作点称作“再分散点”,由此确定了通气量的上限口。,其单位为m3/s
4)电动机功率的确定
搅拌装置的设计应恰当地确定驱动搅拌器的电动机功率。若电动机容量小,则达不到所要求的搅拌效果,甚至使电动机烧坏;若容量过大,则使投资费用和操作成本增高。电动机额定功率是根据预定操作条件下所需搅拌功率确定的。
湍流时的功率消耗大。湍流态下流体粘度对搅拌功率无影响,而层流态下,搅拌功率与黏度成正比,但流体豁度时的搅拌功率亦只接近于充分挡板化揣流搅拌条件下的搅拌功率,同时叶轮在静止流体中开始转动时的启动功率亦只等于充分挡板化湍流条件下的搅拌功率。因此以充分挡板化条件下所需搅拌功率为搅拌功率。搅拌器距釜底的高度拭对搅拌功率尸二的影响不大,但叶片宽度,W和d/D值影响
所计算的搅拌功率为搅拌器的轴功率,即单位时间内流体需得到的能量,为电动机输人功率的80%。此外还应考虑搅拌器轴承密封件的机械摩擦、减速箱中的摩擦损失及电动机中电流损失等,将匹配电动机的额定功率进一步放大。
釜内液体运动的能量来自搅拌器,搅拌时搅拌器功率消耗的大小是液体搅拌程度和运动状态的量度,亦是选择匹配电动机功率的依据。搅拌所需要的功率取决于所期望的流型和湍动程度,即搅拌功率是搅拌器形状、大小、转速和在轴上的位置及液体性质、反应釜尺寸与内部构件的函数,功率消耗可表达为P =f(N,d, p, u, g)。
若对于给定的搅拌系统,有现成的功率曲线可用,则可由搅拌条件下叶轮的雷诺数查得功率函数或功率准数,据此算出不同转速、液体a度和密度下的搅拌功率,再进行几何尺寸影响的校正。
在低雷诺数下,当Re 小于率曲线均为一段直线,直线的斜率为一1,且对同一型式的搅拌器,有挡板与无挡板的功率消耗相同。由此表明:层流搅拌条件下所有搅拌器的行为一致;而在湍流搅拌条件下,当Re 大于 104时,对同一型式的搅拌器,有挡板比无挡板时的功率消耗要多,且不同型式的搅拌器中涡轮式比螺旋桨式功率消耗大,带有斜叶片的涡轮居中。六叶片涡轮式搅拌器在湍流区
和层流区的功率消耗相差不大,这类搅拌器具有较平坦的功率曲线,表明它们在固定转速和有挡板情况下操作时,可用来处理黏度范围很广的多种液体。现在就形状因子对搅拌功率的影响及其他搅拌系统功率的计算,分别讨论如下。
1)形状因子对搅拌功率的影响
实际使用的搅拌器多种多样,其功率曲线往往不能从文献上查得,但搅拌器的各项尺寸和叶轮直径等都有一定的比例关系,此比值称为形状因子或几何因子。若已知形状因子对功率准数的关系,便可根据构型相近的搅拌器的功率曲线加以校正,估算出该装置的功率值,省却了实验测定。
釜型对搅拌功率的影响不大,但对循环流型有很大的影响。消除打漩现象后,将搅拌器从釜侧壁插人或偏心安装所消耗的功率与在挡板釜中对中安装时所消耗的功率相近。
2)固体悬浮系统的搅拌功率
对在固液悬浮系统中达到指定悬浮状态所需的搅拌功率,分作两种情况讨论如下:
①临界悬浮状态。在临界悬浮状态下,各种密度的固体颗粒在垂直方向上刚好全部离开反应器底部,有效相际表面不再增加,此状态下的搅拌速率称为临界悬浮速率。当搅拌速率大于此值后,功率消耗剧增,而产生的效果却很小。
3)气液悬浮系统的搅拌功率在发酵、废液处理和抗菌素等生产中,采用的机械搅拌槽需用气体处理悬浮液或乳浊液,多为间歇操作,以使液体混合。对此系统搅拌功率的计算:一是考虑通人气体造成的搅拌功率的变化;二是为达到一定的气体分散程度所需搅拌功率。
①通人气体搅拌时,由于气体在液体中的鼓泡,降低了被搅拌液体的有效密度,因此使搅拌功率降低。
②对于气液间的化学反应,当化学反应速率控制过程速率时,希望在尽可能长的接触时间下操作,此时达到指定的两相接触时间,
③当通人气量增大到一定程度,叶轮被大量气体包围,不能再有效地操作即达到液汽点时,则需稍稍减小气量,方能使液体又循环流动,并使气泡分散将此操作点称作“再分散点”,由此确定了通气量的上限口。,其单位为m3/s
4)电动机功率的确定
搅拌装置的设计应恰当地确定驱动搅拌器的电动机功率。若电动机容量小,则达不到所要求的搅拌效果,甚至使电动机烧坏;若容量过大,则使投资费用和操作成本增高。电动机额定功率是根据预定操作条件下所需搅拌功率确定的。
湍流时的功率消耗大。湍流态下流体粘度对搅拌功率无影响,而层流态下,搅拌功率与黏度成正比,但流体豁度时的搅拌功率亦只接近于充分挡板化揣流搅拌条件下的搅拌功率,同时叶轮在静止流体中开始转动时的启动功率亦只等于充分挡板化湍流条件下的搅拌功率。因此以充分挡板化条件下所需搅拌功率为搅拌功率。搅拌器距釜底的高度拭对搅拌功率尸二的影响不大,但叶片宽度,W和d/D值影响
所计算的搅拌功率为搅拌器的轴功率,即单位时间内流体需得到的能量,为电动机输人功率的80%。此外还应考虑搅拌器轴承密封件的机械摩擦、减速箱中的摩擦损失及电动机中电流损失等,将匹配电动机的额定功率进一步放大。