第32卷第5期化工机械
259
8种搅拌器搅拌特性的实验研究
胡锡文+
林兴华
刘海洋
陈卫中
(浙江大学)
(浙江医药股份有限公司新昌制药厂)
摘要在西375mm的搅拌釜内,对8种搅拌器进行实验,考察了搅拌器桨型、转速及密度等操作因素对各种搅拌器的搅拌功率和搅拌时间的影响。研究表明,综合考虑单位体积的搅拌功率和混合时间,所提出的二层组合桨的混合效率数c。最小,混合效率最高。关键词
搅拌器
功率准数混合效率
中图分类号TQ051.7文献标识码
A
文章编号0254—6094(2005)05m259JD4
固液悬浮是机械搅拌技术中最常见的单元操作之一,应用的搅拌器有径向流的,也有轴向流型的。本文研究的物料为含固量约10%的悬浮液,其密度为1.055kg/m3,粘度为27.5mPa・s。搅拌要求固体均匀悬浮,罐外壁有加热夹套,搅拌时物
料温度分布均匀,搅拌的剪切作用要小,且简体内
不宜设置挡板。为此,选择了六直叶圆盘涡轮、45。斜桨以及MIG型的搅拌器共8种进行比较实验。其中MIG型搅拌器属于斜叶桨的改型,在45。斜桨的前端增加一个与主桨倾斜900的小斜叶,经搅拌轴的旋转,在釜内形成中心液流向上,图1
实验装置
l——搅拌槽;2——光电传感器;周边液流向下的轴向循环流。本文用实验的方3——扭矩传感器;4——可调速电机;法,对8种搅拌器的功率消耗、混合时间和混合特5——动态电阻应变仪;6——整型电路;
性等进行研究比较。在此基础上,取悬浮液麦汁
7——温度传感器;8——计算机
进行了搅拌特性的比较,从而选择最佳的搅拌器
1.2测试方法
应用于工业生产中。
密度普通密度计
1实验粘度VT500哈克粘度计1.1
实验装置
搅拌转速光电式转速传感器实验装置如图1。搅拌釜是直径为西375mm
搅拌功率应变式扭矩传感器的椭圆底有机玻璃釜,a、b、c3点温度计分别位于
混合时间
采用温差法蓼15定混合时间。
釜底、液面高的一半及液面下50mm处。单层搅
实验时,在液面一固定位置处瞬间加入固定
拌器实验时液位高375mm,即液位高与釜径比为量、固定温度的热水,然后通过釜中不同位置的温1:1;二层组合桨实验时,液位高为412mm,与釜度传感器来检测温度的变化,判断混合进行的程径比为1.1:1。实验介质分别为清水、食盐水和度。各点温度随时问的变化是一条拖尾曲线如图麦汁。本文主要介绍用清水时的实验情况。
2所示。以a、b、e3点温度之间的温度差为3%
}胡锡文,男,1978年1月生,硕士研究生。浙江省杭州市,310027。
260
化工机械
2005年
时,作为达到搅拌要求时的混合时间。图中的AB段就是笔者测量的混合时间。
》
宣
趋
幽神
图2混合时间曲线图
光电传感器获得的基准信号经过整型电路变换成矩形的基准信号;扭矩传感器的信号经动态
电阻应变仪变换与放大的信号以及温度传感器得到的温度信号等都经AD采集卡的数模转换后输入计算机处理,进行实时测量、显示和存储数据。1.3搅拌器的构造与尺寸
主要从搅拌器的桨型、桨叶数与釜径比d/D(表1)等方面考察其功耗和混合特性等。其尺寸比例取自目前生产上常用的比例,结构形状如图
3所示。六直叶圆盘涡轮为径流型,其余为轴流
型。具有很大剪切力的六直叶圆盘涡轮用于该物料的搅拌是不合适的,这里主要为测量其功率准数Ⅳp值,用于和标准实验进行比较。sTNC桨和HuM桨为国外装置的搅拌器,其余为国内设备常用桨型。上下二层桨为笔者提出的组合桨,二层组合桨可改变其高径比,缩少简体直径,有利于换热面积的布置等优点。
表l搅拌桨结构参数
图3搅拌桨结构
2实验结果与分析2.1
搅拌器的功率准数
搅拌功率准数Ⅳp是衡量釜内流体搅拌程度和流动状态的重要指标,同时也反映了搅拌操作所需的能量消耗。经扭矩传感器测量搅拌器功
率,再换算成功率准数。其定义为:
Ⅳp=P/(pn3扩)
式中P——功率,w;
p——介质密度,kg/m3;n——转速,r/s;d——搅拌器直径,m。
六直叶圆盘涡轮搅拌器的Ⅳp.Re曲线如图4所示。
图4六直叶圆盘涡轮的功率准数
考虑到其他搅拌器的Ⅳp较小,和六叶圆盘的Ⅳp相差太大,其他搅拌器的Ⅳp—Re曲线如图5
所示,各搅拌器在湍流时的功率准数见表2。
262
化工机械
2005年
型搅拌器的搅拌功率明显小于径流型。
参考文献
3.2
HuM桨的d/D最大,而功率消耗反而最
小,这是由于搅拌桨叶上开孔,既增加搅拌效果又l徐世艾,冯连芳.搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合
降低搅拌功率。
时间.高校化学工程学报,2000,14(4):328—3333.3当采用搅拌器的综合性能指标即混合效率
2王凯,冯连芳.混合设备设计.北京:机械工业出版社,
数C。进行评价时,笔者提出的二层组合桨的设计2000
是一种很好的选择。具有提高混合效率,减少占(收稿日期:2004-11-30)
地面积及降低设备投资等优点。
ExperImentallnVeStigatiOnS
On
theMixingCharacterIsticsOfElghtMixers
HU×iwenl,LlNXinghual,LIUHaiyan91,CHEN
WeizhOn92
(肌咖l喈‰觇rs蚵,舶ng矾Du,310027,劢驴。增,现讥口;
瓜耽^Ⅱ增m8珊口础‘£如口f几c幻可,铂咖口增肌如讯eco£耐,施nc^Ⅱng,312500,秭咖口昭,吼轨口)
Abstract
Anexperimentwasconductedofeightmixersin
a咖375mmmixingtank,theinnuencesoftheop・
emtingfactors,such
as
the
fo珊s
androtary
speedsofthemixers,
themediumdensityon
themixingpower
andmixingtimeofthemixerswerestudied.TheresearchshowsthatthemixingemciencynumberC。ofthe
two—layercombinationbladeswasleast,andtheirmixingef6ciencywashighest
through
a
comprehensiVe
con-
siderationofmixingpowerandmixingtimeina
unitVolume.
KeywOrdS
Mjxer,PowerNumber,MixingEfficiency
彩色
广告索
引
SEW一传动设备(天津)有限公司(封面)常色
荆州市巨鲸传动机械有限公司(封面连页1)过滤设备研究所(前插1)
机泵技术研究所(封面连页2)板式换热器研究所(前插2)
温州赵氟隆有限公司(前插3)兰州瑞德干燥技术有限公司(封二)上海化工机械三厂(前插4)
广东省佛山水泵厂有限公司(封三)
上海化工研究院化机所(前插5)
安徽天大企业集团特种钢管有限公司(封底)浙江化工科技集团有限公司化工机械厂(前插6)浙江丰利粉碎设备有限公司(彩插1)
闽西丰力粉碎机械有限公司(前插7)
上海升立混合机厂(前插8)
天华化工机械及自动化研究设计院(彩插2)
常州先锋干燥设备有限公司(后插1)
上海菲瑞工业设备有限公司(彩插3)上海日升通用机械厂(后插2)
重庆万美机电有限公司(彩插4)上海银鲨机器制造有限公司(后插3)
常州市佳友干燥设备有限公司(后插4)
成都华远电器设备有限公司(彩插5)大连德宝力机械制造有限公司(后插5上)浙江温州东瓯微孔过滤有限公司(彩插6)江苏吴江环宇胀管器有限公司(后插5下)甘肃科学院磁性器件研究所(彩插7)上海新光明泵业制造有限公司(后插6)
无锡定昌过滤机有限公司(彩插8)
上海迅昌化工装备技术研究所(后插7)
无锡华邦化工设备有限公司(后插8)成都焊研威达自动焊接设备有限公司(彩插9)重庆三磨海达磨床有限公司(后插9)(德)弗兰德机电传动(天津)有限公司(彩插10)江阴市南方干燥设备有限公司(后插10)奔科科技(天津)有限公司(彩插11)
山东龙兴化工机械集团(后插11)
天华化工机械及自动化研究设计院(彩插12)
马鞍山市太平洋重型机器有限公司(后插12)
上海申银机械厂(后插13)
8种搅拌器搅拌特性的实验研究
刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
化工机械
CHEMICAL ENGINEERING & MACHINERY2005,32(5)11次
参考文献(2条)
1. 王凯;冯连芳 混合设备设计 2000
2. 徐世艾;冯连芳 搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合时间[期刊论文]-高校化学工程学报 2000(04)
引证文献(11条)
1. 陈志希. 谢明辉. 周国忠. 虞培清. 王抚华 24种搅拌器的功率曲线[期刊论文]-化学工程 2010(3)2. 费叶琦. 刘英. 李佳. 王长勤 快换式搅拌设备控制系统的设计[期刊论文]-林业机械与木工设备 2009(12)3. 宋吉昌. 李庆领. 杨洪顺 行星轮式搅拌器及其性能分析[期刊论文]-化工机械 2009(4)4. 何雄志. 吴大转 基于有限元法的搅拌轴转子动力学分析[期刊论文]-轻工机械 2009(4)
5. 陈芳星. 章序文. 徐静安. 何建铧. 兰建华. 李育炜 浆叶对固液混合效果的影响[期刊论文]-化工装备技术 2009(2)6. 杨洪顺. 宋吉昌. 冷涛田. 李庆领 筒式搅拌器的设计与性能研究[期刊论文]-青岛科技大学学报(自然科学版)2008(2)
7. 王平玲. 沈惠平. 陈小洪 一种高效节能型轴流式搅拌桨功率曲线测定及分析[期刊论文]-机械设计与制造 2007(3)8. 周睿. 周本浩. 林兴华. 杨海狄. 徐秋华 双叶片组合式搅拌器搅拌特性的实验研究[期刊论文]-化工机械 2007(2)9. 王乐勤. 杜红霞. 吴大转. 戴维平 多层桨式搅拌罐内混合过程的数值模拟[期刊论文]-工程热物理学报 2007(3)10. 陈良才. 黄红科. 杨德辽. 冯志力. 陈汉平 气液搅拌釜中不同因素对混合时间的影响[期刊论文]-化学反应工程与工艺 2006(5)
11. 陈良才. 黄红科. 杨德辽. 冯志力. 陈汉平 气液搅拌槽中不同因素对旋涡深度的影响[期刊论文]-化工设计2006(5)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hgjx200505001.aspx
第32卷第5期化工机械
259
8种搅拌器搅拌特性的实验研究
胡锡文+
林兴华
刘海洋
陈卫中
(浙江大学)
(浙江医药股份有限公司新昌制药厂)
摘要在西375mm的搅拌釜内,对8种搅拌器进行实验,考察了搅拌器桨型、转速及密度等操作因素对各种搅拌器的搅拌功率和搅拌时间的影响。研究表明,综合考虑单位体积的搅拌功率和混合时间,所提出的二层组合桨的混合效率数c。最小,混合效率最高。关键词
搅拌器
功率准数混合效率
中图分类号TQ051.7文献标识码
A
文章编号0254—6094(2005)05m259JD4
固液悬浮是机械搅拌技术中最常见的单元操作之一,应用的搅拌器有径向流的,也有轴向流型的。本文研究的物料为含固量约10%的悬浮液,其密度为1.055kg/m3,粘度为27.5mPa・s。搅拌要求固体均匀悬浮,罐外壁有加热夹套,搅拌时物
料温度分布均匀,搅拌的剪切作用要小,且简体内
不宜设置挡板。为此,选择了六直叶圆盘涡轮、45。斜桨以及MIG型的搅拌器共8种进行比较实验。其中MIG型搅拌器属于斜叶桨的改型,在45。斜桨的前端增加一个与主桨倾斜900的小斜叶,经搅拌轴的旋转,在釜内形成中心液流向上,图1
实验装置
l——搅拌槽;2——光电传感器;周边液流向下的轴向循环流。本文用实验的方3——扭矩传感器;4——可调速电机;法,对8种搅拌器的功率消耗、混合时间和混合特5——动态电阻应变仪;6——整型电路;
性等进行研究比较。在此基础上,取悬浮液麦汁
7——温度传感器;8——计算机
进行了搅拌特性的比较,从而选择最佳的搅拌器
1.2测试方法
应用于工业生产中。
密度普通密度计
1实验粘度VT500哈克粘度计1.1
实验装置
搅拌转速光电式转速传感器实验装置如图1。搅拌釜是直径为西375mm
搅拌功率应变式扭矩传感器的椭圆底有机玻璃釜,a、b、c3点温度计分别位于
混合时间
采用温差法蓼15定混合时间。
釜底、液面高的一半及液面下50mm处。单层搅
实验时,在液面一固定位置处瞬间加入固定
拌器实验时液位高375mm,即液位高与釜径比为量、固定温度的热水,然后通过釜中不同位置的温1:1;二层组合桨实验时,液位高为412mm,与釜度传感器来检测温度的变化,判断混合进行的程径比为1.1:1。实验介质分别为清水、食盐水和度。各点温度随时问的变化是一条拖尾曲线如图麦汁。本文主要介绍用清水时的实验情况。
2所示。以a、b、e3点温度之间的温度差为3%
}胡锡文,男,1978年1月生,硕士研究生。浙江省杭州市,310027。
260
化工机械
2005年
时,作为达到搅拌要求时的混合时间。图中的AB段就是笔者测量的混合时间。
》
宣
趋
幽神
图2混合时间曲线图
光电传感器获得的基准信号经过整型电路变换成矩形的基准信号;扭矩传感器的信号经动态
电阻应变仪变换与放大的信号以及温度传感器得到的温度信号等都经AD采集卡的数模转换后输入计算机处理,进行实时测量、显示和存储数据。1.3搅拌器的构造与尺寸
主要从搅拌器的桨型、桨叶数与釜径比d/D(表1)等方面考察其功耗和混合特性等。其尺寸比例取自目前生产上常用的比例,结构形状如图
3所示。六直叶圆盘涡轮为径流型,其余为轴流
型。具有很大剪切力的六直叶圆盘涡轮用于该物料的搅拌是不合适的,这里主要为测量其功率准数Ⅳp值,用于和标准实验进行比较。sTNC桨和HuM桨为国外装置的搅拌器,其余为国内设备常用桨型。上下二层桨为笔者提出的组合桨,二层组合桨可改变其高径比,缩少简体直径,有利于换热面积的布置等优点。
表l搅拌桨结构参数
图3搅拌桨结构
2实验结果与分析2.1
搅拌器的功率准数
搅拌功率准数Ⅳp是衡量釜内流体搅拌程度和流动状态的重要指标,同时也反映了搅拌操作所需的能量消耗。经扭矩传感器测量搅拌器功
率,再换算成功率准数。其定义为:
Ⅳp=P/(pn3扩)
式中P——功率,w;
p——介质密度,kg/m3;n——转速,r/s;d——搅拌器直径,m。
六直叶圆盘涡轮搅拌器的Ⅳp.Re曲线如图4所示。
图4六直叶圆盘涡轮的功率准数
考虑到其他搅拌器的Ⅳp较小,和六叶圆盘的Ⅳp相差太大,其他搅拌器的Ⅳp—Re曲线如图5
所示,各搅拌器在湍流时的功率准数见表2。
262
化工机械
2005年
型搅拌器的搅拌功率明显小于径流型。
参考文献
3.2
HuM桨的d/D最大,而功率消耗反而最
小,这是由于搅拌桨叶上开孔,既增加搅拌效果又l徐世艾,冯连芳.搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合
降低搅拌功率。
时间.高校化学工程学报,2000,14(4):328—3333.3当采用搅拌器的综合性能指标即混合效率
2王凯,冯连芳.混合设备设计.北京:机械工业出版社,
数C。进行评价时,笔者提出的二层组合桨的设计2000
是一种很好的选择。具有提高混合效率,减少占(收稿日期:2004-11-30)
地面积及降低设备投资等优点。
ExperImentallnVeStigatiOnS
On
theMixingCharacterIsticsOfElghtMixers
HU×iwenl,LlNXinghual,LIUHaiyan91,CHEN
WeizhOn92
(肌咖l喈‰觇rs蚵,舶ng矾Du,310027,劢驴。增,现讥口;
瓜耽^Ⅱ增m8珊口础‘£如口f几c幻可,铂咖口增肌如讯eco£耐,施nc^Ⅱng,312500,秭咖口昭,吼轨口)
Abstract
Anexperimentwasconductedofeightmixersin
a咖375mmmixingtank,theinnuencesoftheop・
emtingfactors,such
as
the
fo珊s
androtary
speedsofthemixers,
themediumdensityon
themixingpower
andmixingtimeofthemixerswerestudied.TheresearchshowsthatthemixingemciencynumberC。ofthe
two—layercombinationbladeswasleast,andtheirmixingef6ciencywashighest
through
a
comprehensiVe
con-
siderationofmixingpowerandmixingtimeina
unitVolume.
KeywOrdS
Mjxer,PowerNumber,MixingEfficiency
彩色
广告索
引
SEW一传动设备(天津)有限公司(封面)常色
荆州市巨鲸传动机械有限公司(封面连页1)过滤设备研究所(前插1)
机泵技术研究所(封面连页2)板式换热器研究所(前插2)
温州赵氟隆有限公司(前插3)兰州瑞德干燥技术有限公司(封二)上海化工机械三厂(前插4)
广东省佛山水泵厂有限公司(封三)
上海化工研究院化机所(前插5)
安徽天大企业集团特种钢管有限公司(封底)浙江化工科技集团有限公司化工机械厂(前插6)浙江丰利粉碎设备有限公司(彩插1)
闽西丰力粉碎机械有限公司(前插7)
上海升立混合机厂(前插8)
天华化工机械及自动化研究设计院(彩插2)
常州先锋干燥设备有限公司(后插1)
上海菲瑞工业设备有限公司(彩插3)上海日升通用机械厂(后插2)
重庆万美机电有限公司(彩插4)上海银鲨机器制造有限公司(后插3)
常州市佳友干燥设备有限公司(后插4)
成都华远电器设备有限公司(彩插5)大连德宝力机械制造有限公司(后插5上)浙江温州东瓯微孔过滤有限公司(彩插6)江苏吴江环宇胀管器有限公司(后插5下)甘肃科学院磁性器件研究所(彩插7)上海新光明泵业制造有限公司(后插6)
无锡定昌过滤机有限公司(彩插8)
上海迅昌化工装备技术研究所(后插7)
无锡华邦化工设备有限公司(后插8)成都焊研威达自动焊接设备有限公司(彩插9)重庆三磨海达磨床有限公司(后插9)(德)弗兰德机电传动(天津)有限公司(彩插10)江阴市南方干燥设备有限公司(后插10)奔科科技(天津)有限公司(彩插11)
山东龙兴化工机械集团(后插11)
天华化工机械及自动化研究设计院(彩插12)
马鞍山市太平洋重型机器有限公司(后插12)
上海申银机械厂(后插13)
8种搅拌器搅拌特性的实验研究
刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
化工机械
CHEMICAL ENGINEERING & MACHINERY2005,32(5)11次
参考文献(2条)
1. 王凯;冯连芳 混合设备设计 2000
2. 徐世艾;冯连芳 搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合时间[期刊论文]-高校化学工程学报 2000(04)
引证文献(11条)
1. 陈志希. 谢明辉. 周国忠. 虞培清. 王抚华 24种搅拌器的功率曲线[期刊论文]-化学工程 2010(3)2. 费叶琦. 刘英. 李佳. 王长勤 快换式搅拌设备控制系统的设计[期刊论文]-林业机械与木工设备 2009(12)3. 宋吉昌. 李庆领. 杨洪顺 行星轮式搅拌器及其性能分析[期刊论文]-化工机械 2009(4)4. 何雄志. 吴大转 基于有限元法的搅拌轴转子动力学分析[期刊论文]-轻工机械 2009(4)
5. 陈芳星. 章序文. 徐静安. 何建铧. 兰建华. 李育炜 浆叶对固液混合效果的影响[期刊论文]-化工装备技术 2009(2)6. 杨洪顺. 宋吉昌. 冷涛田. 李庆领 筒式搅拌器的设计与性能研究[期刊论文]-青岛科技大学学报(自然科学版)2008(2)
7. 王平玲. 沈惠平. 陈小洪 一种高效节能型轴流式搅拌桨功率曲线测定及分析[期刊论文]-机械设计与制造 2007(3)8. 周睿. 周本浩. 林兴华. 杨海狄. 徐秋华 双叶片组合式搅拌器搅拌特性的实验研究[期刊论文]-化工机械 2007(2)9. 王乐勤. 杜红霞. 吴大转. 戴维平 多层桨式搅拌罐内混合过程的数值模拟[期刊论文]-工程热物理学报 2007(3)10. 陈良才. 黄红科. 杨德辽. 冯志力. 陈汉平 气液搅拌釜中不同因素对混合时间的影响[期刊论文]-化学反应工程与工艺 2006(5)
11. 陈良才. 黄红科. 杨德辽. 冯志力. 陈汉平 气液搅拌槽中不同因素对旋涡深度的影响[期刊论文]-化工设计2006(5)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hgjx200505001.aspx