物料特性對攪拌設(shè)備功率選擇的影響程度如何量化？

粘度

• 經(jīng)驗公式法：在攪拌低粘度流體時，功率準數(shù)\(N_p\)與雷諾數(shù)Re有關(guān)，對于渦輪式攪拌器，當\(Re>10000\)時，\(N_p\)近似為常數(shù)。而對于高粘度流體，如采用錨式攪拌器，功率計算公式可近似為\(P = K\mu n^2D^3\)，其中P為攪拌功率，K為與攪拌器形狀、尺寸有關(guān)的常數(shù)，\(\mu\)為流體粘度，n為攪拌轉(zhuǎn)速，D為攪拌器直徑。從公式可以看出，攪拌功率與粘度成正比關(guān)系，粘度增加一倍，功率也近似增加一倍。

• 圖表法：通過繪制不同粘度下攪拌功率與攪拌轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，可以直觀地看出粘度對功率的影響程度。一般來說，粘度越高，曲線斜率越大，即功率隨轉(zhuǎn)速的增加而增加得越快。例如，在相同轉(zhuǎn)速下，粘度為 100mPa?s 的流體所需攪拌功率可能是粘度為 10mPa?s 流體的數(shù)倍。

密度

• 理論計算法：根據(jù)攪拌功率的基本理論，攪拌功率與物料密度成正比。在一些簡化的計算模型中，如對于推進式攪拌器，攪拌功率\(P \propto \rho n^3D^5\)，其中\(\rho\)為物料密度。這意味著當物料密度增大時，攪拌功率會相應增加。例如，當物料密度從\(1000kg/m^3\)增加到\(2000kg/m^3\)時，在其他條件不變的情況下，攪拌功率將增加一倍。

• 實驗對比法：通過進行不同密度物料的攪拌實驗，測量在相同攪拌條件下（如相同的攪拌器類型、轉(zhuǎn)速、攪拌時間等）所需的功率。實驗結(jié)果表明，隨著物料密度的增加，攪拌設(shè)備的電流、扭矩等參數(shù)會相應增大，從而導致功率消耗增加。

固體含量

• 半經(jīng)驗公式法：在一些研究中，提出了考慮固體含量影響的攪拌功率計算公式。例如，對于固體顆粒懸浮液的攪拌，功率消耗可以表示為\(P = P_0(1 + kC_s)\)，其中\(P_0\)是純液體攪拌時的功率，\(C_s\)是固體顆粒的體積分數(shù)，k是與顆粒性質(zhì)、液體性質(zhì)以及攪拌器類型有關(guān)的常數(shù)。一般來說，k的值在 0.5 - 2 之間。假設(shè)\(k = 1\)，當固體含量從 0 增加到 10% 時，攪拌功率將增加 10%。

• 實驗擬合：通過大量實驗數(shù)據(jù)擬合出固體含量與攪拌功率的關(guān)系曲線。通常，隨著固體含量的增加，攪拌功率呈非線性增加。在固體含量較低時，功率增加相對緩慢；當固體含量超過一定值后，功率增加趨勢會明顯加快。例如，當固體含量從 5% 增加到 15% 時，攪拌功率可能會增加 50% - 100%，具體增加幅度取決于物料的其他特性以及攪拌器的類型。