·58· 工程科学学报，第39卷，第1期 1.10 b 09 1.05 0.6 -9-C/7=0.024 -0-C/7-0.024 8-C/7-=0.047 1.00 8-C/7=0.047 0.3 4-C/7=0.071 -4-C/T=0.071 ◆-C/7=0.094 ◆C/T-0.094 ©-C/7=0.118 -C/7=0.118 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 095% 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 ZIN ZIH 1.10 (c) -0-C/T=0.024 -8-C/T=0.047 -4-C/7=0.071 1.05 C7=0.094 ◆-C/7=0.118 1.00 0.95 0.20.40.60.81.0 ZIH 图6轴向均匀度随C/T的变化关系.(a)N=130 r'min-;(b)N=140r~min-l;(c)N=150rmin1 Fig.6 Change in axial uniformity with C/T:(a)N=130r-min-1;(b)N=140r.min-1;(c)N=150r.min-1 受到的阻力矩增加：同时根据前面分析，桨叶离底距离 离下的临界悬浮转速。随着桨叶离底距离的增加，搅 越低，颗粒悬浮效果越好，更多的颗粒悬浮增加了搅拌 拌桨对槽底部的扰动作用减小，同时桨叶与挡板之间 槽内的能量耗散，导致功耗升高. 的相互作用减弱使得槽下部分布更多颗粒，这就需要 从图9不同桨径下功率消耗结果来看，桨径对功 更高的搅拌转速以维持颗粒的悬浮.在D/T=0.67 率影响较大，通过拟合分析得到不同条件下搅拌功率 时，桨叶离底距离每增加10mm(C/T增加0.024)，转 与桨径的约4.6次幂成正比.因此桨叶直径的增加， 速的增幅不超过5 r.min-,桨叶离底距离增大到50 在改善颗粒悬浮与混合效果的同时，会大幅度增加电 mm(C/T=0.118),临界悬浮转速达到144rmin,桨 机功率的输出，这不仅需要搅拌桨叶片具有更高的强 叶末端线速度达到2ms,在此转速下桨叶离底距离 度，而且对于电机的载荷量也提出了更高的要求.因 为10mm时，已可保证槽内80%以上的区域处于均匀 此，在不同的桨叶直径下应寻求合适的搅拌转速，在满 悬浮状态 足搅拌要求的同时，功率消耗要尽可能小 图12为不同桨径下的临界悬浮转速.桨径对临 根据实验绘制Intermig搅拌桨在高固含体系下的 界悬浮转速影响较大，随着桨径的增大，临界悬浮转速 功率准数曲线，其结果如图10所示. 呈线性迅速减小.D/T=0.5增至0.715过程中，临界 根据拟合结果，功率准数与雷诺数关系式如下： 悬浮转速减小了1.35倍，因此在高固含体系中此类改 Np =2.15Re-02 (6) 进Intermig的桨叶直径不宜过小，应在桨径与槽径比 再将本实验中物料的密度和黏度值代入式(6)，由P= 大于0.6或者更高条件下使用. Npn3D可进一步得到功率的计算方程： P=505n28D6 (7) 3结论 该公式结果与实验结果误差在8%以内 对铝酸钠晶种分解过程的高固含体系下颗粒悬 2.4临界悬浮转速 浮与混合进行实验研究，分别对不同气体流量、桨叶 图11为采用底部观察法得到的不同桨叶离底距 离底距离和桨径条件下的底部与轴向的颗粒密度分工程科学学报,第 39 卷,第 1 期 图 6 轴向均匀度随 C / T 的变化关系. (a) N = 130 r·min - 1 ; (b) N = 140 r·min - 1 ; (c) N = 150 r·min - 1 Fig. 6 Change in axial uniformity with C/ T: (a) N = 130 r·min - 1 ; (b) N = 140 r·min - 1 ; (c) N = 150 r·min - 1 受到的阻力矩增加;同时根据前面分析,桨叶离底距离 越低,颗粒悬浮效果越好,更多的颗粒悬浮增加了搅拌 槽内的能量耗散,导致功耗升高. 从图 9 不同桨径下功率消耗结果来看,桨径对功 率影响较大,通过拟合分析得到不同条件下搅拌功率 与桨径的约 4郾 6 次幂成正比. 因此桨叶直径的增加, 在改善颗粒悬浮与混合效果的同时,会大幅度增加电 机功率的输出,这不仅需要搅拌桨叶片具有更高的强 度,而且对于电机的载荷量也提出了更高的要求. 因 此,在不同的桨叶直径下应寻求合适的搅拌转速,在满 足搅拌要求的同时,功率消耗要尽可能小. 根据实验绘制 Intermig 搅拌桨在高固含体系下的 功率准数曲线,其结果如图 10 所示. 根据拟合结果,功率准数与雷诺数关系式如下: NP = 2郾 15Re - 0郾 2 . (6) 再将本实验中物料的密度和黏度值代入式(6),由 P = NP 籽n 3D 5 可进一步得到功率的计算方程: P = 505n 2郾 8D 4郾 6 . (7) 该公式结果与实验结果误差在 8% 以内. 2郾 4 临界悬浮转速 图 11 为采用底部观察法得到的不同桨叶离底距 离下的临界悬浮转速. 随着桨叶离底距离的增加,搅 拌桨对槽底部的扰动作用减小,同时桨叶与挡板之间 的相互作用减弱使得槽下部分布更多颗粒,这就需要 更高的搅拌转速以维持颗粒的悬浮. 在 D/ T = 0郾 67 时,桨叶离底距离每增加 10 mm (C/ T 增加 0郾 024),转 速的增幅不超过 5 r·min - 1 ,桨叶离底距离增大到 50 mm (C/ T = 0郾 118),临界悬浮转速达到 144 r·min - 1 ,桨 叶末端线速度达到 2 m·s - 1 ,在此转速下桨叶离底距离 为 10 mm 时,已可保证槽内 80% 以上的区域处于均匀 悬浮状态. 图 12 为不同桨径下的临界悬浮转速. 桨径对临 界悬浮转速影响较大,随着桨径的增大,临界悬浮转速 呈线性迅速减小. D/ T = 0郾 5 增至 0郾 715 过程中,临界 悬浮转速减小了 1郾 35 倍,因此在高固含体系中此类改 进 Intermig 的桨叶直径不宜过小,应在桨径与槽径比 大于 0郾 6 或者更高条件下使用. 3 结论 对铝酸钠晶种分解过程的高固含体系下颗粒悬 浮与混合进行实验研究,分别对不同气体流量、桨叶 离底距离和桨径条件下的底部与轴向的颗粒密度分 ·58·