1. 绪论

1.1 搅拌槽功率的简介

搅拌槽在各行业的应用都十分的广泛。如冶金行业、医药行业、化学行业、食品行业、生物行业等。搅拌槽功率研究主要在于组合桨功率大小数值体现，取决于搅拌槽内液体的流动形式与湍流的程度。具体方面就是桨叶类型、桨叶转速、液体性质、桨叶间距以及搅拌槽的大小规格。同时组合桨功率大小衡量了搅拌槽内液体的搅拌程度和液体流动状态，同时也是电机功率选择的依据[1]。

NP是搅拌功率准数，是搅拌槽特性的基本参数。文献[1～3]发表了各种不同规格、构造的搅拌槽的功率曲线。都是通过各类实验，总结出的实验数据分析计算得出的功率曲线。文献[4]中有许多经验关联式可以选择参考。流体剪切和循环是主要搅拌功耗所在。

1.2 国内外双轴组合式搅拌器的进展

1.2.1 国外双轴组合式搅拌器的进展

1.2.2 国内双轴组合式搅拌器的进展

1.3 搅拌器功率国内外研究现状

1.4研究目的和意义  

1.4.1 研究目的

搅拌功率是搅拌釜中许多分散和均化处理应用中的关键工艺参数。它被定义为在某些统计意义上达到规定的均匀程度所必需的时间，它是叶轮类型和操作条件的函数。本课题的研究目的是通过观察液体相容情况对同轴异速搅拌槽进行各项数据测试，分析桨叶构型、转速比及桨叶旋转方向对搅拌槽功率的影响，为小直径同轴异速搅拌槽的设计提供理论依据。

1.4.2 研究意义

搅拌是化学工业中重要的操作，涉及到国民生产的许多工业部门。为满足各类需要，桨叶类型更替迅速。搅拌桨主要存在轴流、径流和组合式三种形式。如径向流桨叶就只会对流体存在剪切作用，容易造成湍流，搅拌槽内液体混合所需时间太长并且液体混合效果整体不太理想[12]。而轴向流桨叶就只让流体轴向流动，增加了循环效果，可是剪切效果明显不如径向流桨叶好，局部混合能力不理想。为了结合2个桨叶的优点，组合桨被提出。双轴异速搅拌槽能够单独调控转速以及方向甚至可以将两个不同形状的桨叶组合在一起，以使工作简单高效。

2.搅拌槽功率的计算方法

2.1 实验装置

 图3.1.1中示出了包含半圆螺旋套和2个椭圆头的混合罐的示意图。容器直径D为1000mm，总高H为1500mm，液体高度hl为1050mm。 组合搅拌机的轴由下平叶桨和上斜叶桨构成。内叶轮有2个搅拌器，上部为PBT-4，下部为RT-6，如图2.1所示。 外部叶轮是一个框架桨。 组合桨的2个桨叶分别由不同的泵驱动。通过频率和扭矩传感器反应和调节桨叶的转速。 可以实现四种操作模式，即内部或外部叶轮的单一旋转，两个叶轮的同向旋转和反向旋转。

图2.1同轴异速搅拌桨

2.2 功率计算方法

对于组合桨，通过观察扭矩传感器的数据记录扭矩值M。并计算功率P：

M=Mm−Mr                                   (1)

P=Mω=2πMN                               (2)

雷诺数Re是表示流体流动情况的无量纲数。

Re=ρvd/μ                               （3）

功率数

Np=P/（ρ*N3*d5）                       （4）

使用Origin绘制功率数Np和雷诺数Re的标准曲线，直观了解各因素与功率数的关系。

公式中M为扭矩，单位为Nm， ，N为转速，单位为s-1，v为流速，单位为m/s，ρ为密度，单位为g/cm³，μ为黏度系数，d为桨叶直接，单位m，Pu为上桨叶功率，Pd为下桨叶功率。