清水中水力搅拌装置性能试验研究

《清水中水力搅拌装置性能试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn清水中水力搅拌装置性能试验研究杨逸辉河海大学水利水电工程学院，江苏南京（210098）E-mail：yyh1980@163.com摘要：本试验研究了一种新型的水力搅拌装置的功率—转速特性，旨在发现不同形式的搅拌桨叶在相同工作条件下的性能优劣，为工业生产提供先进而高效的搅拌装置。试验结果表明：在相同的转速下，折板桨叶消耗的功率与直板桨叶接近且略大于直板桨叶，而变截面桨叶消耗功率比前两者要小很多；同一类型的桨叶相比，安放角越小，消耗功率也越小，同时，反应器内流

2、态也相对比较平稳；安放角为45度的直板桨叶和折板桨叶，其功率消耗与转数的三次方接近正比关系，而当安放角变成35度时功率消耗与转速大致成线性正比关系；采用不同类型的桨叶对于功率消耗的影响要远大于桨叶安放角变化对功率所产生的影响。关键词：水力搅拌，水槽，功率，转速，流态1.引言在化学工业以及其它需要实现液体拌和过程的许多工业技术部门中，都广泛采用各式反应器。在反应器中，拌和过程是通过液体在装置内沿着特定的方向和一定的流动速度运动实现的，使液体流动的原始动力可以是机械式搅拌桨或是喷射装置等其它方式。机械式搅

3、拌装置是一种应用广泛的搅拌装置。对于类似的工业生产中的流体机械问题，国外已经作了不少的研究，但是在国内，相关的研究相对比较少。搅拌装置就其本身来说属于流体机械范畴，虽然对它本身的研究较少，但与此相关的对泵等流体机械的研究成果十分丰富，有完整的理论基础。反应器内的流动属多相流动，这一流态是极为复杂的，同时伴随着化学反应，有热的生成和耗散等热力学现象，这又大大加大了对它深入研究的难度。流体力学的理论已较为完善，泥沙运动、二相流动方面的研究也取得了许多经验成果，这些都能被借助用[1]来研究反应器内的流动情况

4、，因为都涉及到颗粒运动、悬浮过程及浓度的分布问题。就目前情况来说，直接对反应槽内的搅拌特性、流动情况来研究是不现实的，因为正如[2]前面所谈的伴随着复杂的物理、化学反应，生成大量的热、产生高温。所以比较好的方法[3]就是建立冷态模型，即用水作为工作介质，用颗粒大小比较接近的物质作为固体物料，研究搅拌装置在这种情况下的工作、搅拌特性，再利用相似理论的原理，把这一结果换算到实际的搅拌槽中去，至于反应中产生的大量热量需要进行冷却方面的要求，同样可以进行单独研究，具体设计时，结合这两方面的成果，这样既能使问题

5、简化，又能满足要求，所以这是一种切实可行的方法。工业反应器在工业生产环节中具有很重要的作用，其效率高低直接影响到企业生产成本及生产效益。要提高反应器效率，解决反应器内流态问题是关键，而要使反应器内流态符合要求，最直接的办法就是采用试验的方式，收集数据，采集各种参数，并通过理论分析得出在何种情况下能使得流态最佳，从而能够最大限度的提高反应器的生产效率，推广应用到实际生产中去将会大大提高生产效率，节约成本。因此，进行这个搅拌装置性能试验研究无论是在理论研究上还是在实际生产应用上，都有着十分积极的意义。2.

6、试验装置设计拟采用直径1m、高度约60cm的透明塑料桶作为反应器，反应器四周均匀分布6片隔板，[4-5]高400mm，宽12mm，其作用是为了使固体颗粒的周向速度减小。另外还包括搅拌桨、驱-1-http://www.paper.edu.cn动部分、稳压调速部分、量测部分等。试验将采用清水，搅拌桨叶采用三种不同的形式，即：直板桨叶、折板桨叶和弧形桨叶，将搅拌装置放置在反应器液体中，以不同的转速运行。试验过程中，主要观察记录反应器中流态情况、搅拌桨叶的转速、桨叶输入输出功率等参数。试验装置立面及平面图见下

7、图（图中尺寸以毫米计）：12600H=500400D=25010008312图1实验装置横断面及平面示意图（单位：mm）3.试验数据分析本试验主要研究各种搅拌桨叶在清水中转动的功率消耗特性。试验时采用两片桨叶，桨叶转动方向从上往下看为顺时针，即向下压水。为方便试验成果的分析，将不同类型及安装＃＃角度的桨叶编号表示：1桨叶为直板桨叶，与水平面成45°，2桨叶为直板桨叶，与水平面＃＃＃成35°；3桨叶为折板桨叶，与水平面成45°，4桨叶为折板桨叶，与水平面成35°；5桨叶＃为变截面桨叶，与水平面成21°，

8、6桨叶为变截面桨叶，与水平面成17°。试验时反应器内水深保持一致，即H=500mm，桨叶距离反应器底部长度D=250mm，桨叶埋置深度亦为250mm。[6]流体机械的功率消耗无损失理论计算和转速三次方成正比，所以图纸采用对数坐标绘制，横坐标为桨叶转速n（单位：转/分），纵坐标为电机输入功率N（单位：瓦），试验结果如图2—图7所示：-2-http://www.paper.edu.cn1000100y=2.871x-347.972y=0.9545x-91.2