·426 北京科技大学学报 第35卷 条件下叶片尺寸的增大和转速的增加对单位体积功 的影响较小，大的叶片直径能获得更大的雷诺数， 率输入的增加非常明显，而对混合时间的减小作用 如果实现相同的湍流环境，直径大的叶片的能量消 也较为明显.在搅拌体系设计过程中，要考虑保证 耗大于直径小的叶片 混合时间的基础上优化槽体的结构设计，降低单位 体积的功率输入，以提高能量分配效率 ·-d=600mm 2.1.3功率准数 -◆d=650mm +d=700mn 由搅拌功率的经验计算公式可计算功率准数 Ng4,即 P Np= pN3ds (7) 式中：Np代表功率准数；p代表流体密度，kgm3 由式(7）可以看出，一定的矿浆密度条件 下，Np与搅拌轴的转速和叶片直径成反比，与输 0 入功率成正比.功率准数表示输入的功率消耗于流 150000021000002700000330000039000004500000 体的力，在搅拌机构参数一定的条件下，NP主要 图6不同叶片直径下霍诺数对功率准数的影响 与槽体内的湍动状态(Re)有关，Re为叶轮雷诺数， Fig.6 Effect of Reynolds number on the power dimensionless 即 number at different impeller diameters Re =pd2N (8) 2.1.4单位能耗的剪切特性 搅拌调浆作业的剪切作用对煤泥界面浮选创 式中，4为动力黏度，Pas. 造了有利的条件，特别是针对难选煤泥，高速的剪 图5和图6分别显示了两段强制混合调浆体 切调浆一方面能暴露微细粒煤泥的疏水性表面，另 系中转速N和雷诺数Re分别对功率准数Np的 一方面加强矿浆和药剂充分分散，并且使两者得到 影响.由图5可以看出随着转速的增加，Np逐渐减 有效接触17-18)， 小，在同一叶片大小条件下，NP减小的趋势减小， 搅拌槽内流体所受剪切率的计算式为 说明叶片转速的增大对Np的变化起主导作用.但 iVPy/u (9) 是，随着转速的增加，输入功率P的增幅加大，这 种主导作用越来越弱.在同一转速条件下，叶片直 由此引出搅拌槽内流体所受剪切量的量纲一 径越大，其Np越小，不同叶片对应的Np的差值 的参数Cs.Cs的物理意义为搅拌叶轮旋转一圈槽 随着转速的增加而逐渐减小.由图6可以看出，随 内流体所受到的剪切量，反应不同搅拌机制条件下 着雷诺数的增大，功率准数Np逐渐减小，且减小 搅拌轴旋转一圈所对应的流场剪切能力，即 的趋势变缓.在同一雷诺数条件下，叶片直径对NP Cs=(1/N)VPv/p (10) -d=600mm 由式(10)Cs的计算公式可以看出，其与功率耗 ◆-d=650mm d=700 mm 散量Pv成正比，与转速N成反比.图7为不同叶 片直径下，两段强制搅拌调浆体系中转速对Cs的 影响.由图可以看出，随着转速的增加，Cs逐渐减 小.因为转速增大后，搅拌槽内流体所受剪切率了 增大，剪切率了是与整体功耗有关的参数，但叶片 旋转一圈槽内流体所受的剪切量却减少.结合Cs 的计算公式(10)可知，转速的增大对Cs的减小起 主导作用.随着叶片直径的增加，搅拌调浆的剪切 200220240260280300320340360380 性能增强，Cs减小的趋势趋缓 N/(r-min) 2.1.5单位能耗的循环/剪切比 图5不同叶片直径下转速对功率准数的影响 搅拌消耗的功率主要用于产生槽内的循环流 Fig.5 Effect of impeller speed on the power dimensionless 动和产生剪切作用，两种作用方式所消耗的功率之 number at different impeller diameters· · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 条件下叶片尺寸的增大和转速 的增加对单位体积功 率输入的增加非常 明显 , 而对混合时间的减小作用 也较为明显 在搅拌体系设计过程中, 要考虑保证 混合时间的基础上优化槽体的结构设计 , 降低单位 体积的功率输入, 以提高能量分配效率 功率准数 由搅拌功率 的经 验计算 公式可计算功率准数 岭 `,, 即 的影响较小, 大 的叶片直径能获得更大 的雷诺数, 如果实现相 同的湍流环境 , 直径大的叶片的能量消 耗大于直径小 的叶片 峰 尸 ' 才 式中 饰 代表功率准数 代表流体密度 , ·一” 由式 可 以看 出 , 一定 的矿 浆密度条件 下 , 万尸与搅拌轴的转速和叶片直径成反 比, 与输 入功率成正比 功率准数表示输入 的功率消耗于流 体的力, 在搅拌机构参数一定的条件下, 户主要 与槽体 内的湍动状态 。 有关, 。为叶轮雷诺数 , 即 ` ` 声一 一 占一 ` 曰 已 户 户 式 中, 户为动力豁度 , 图 和图 分别显示 了两段强制混合调浆体 系中转速 和雷诺数 。分别对功率准数 肠 的 影 响 由图 可以看 出随着转速 的增加 , 刀户逐渐减 小, 在同一叶片大小条件下, 户减小的趋势减小, 说明叶片转速的增大对 肠 的变化起主导作用 但 是 , 随着转速的增加, 输入功率 尸 的增幅加大, 这 种主导作用越来越弱 在 同一转速条件下, 叶片直 径越大 , 其 刀尸越小, 不同叶片对应 的 八乍 的差值 随着转速的增加而逐渐减小 由图 可 以看 出, 随 着雷诺数的增大 , 功率准数 尸逐渐减小, 且减小 的趋势变缓 在 同一雷诺数条件下, 叶片直径对 刃户 图 不同叶片直径下雷诺数对功率准数 的影响 单位能耗的剪切特性 搅拌调浆作业的剪切作用对煤泥界面浮选 创 造了有利的条件 , 特别是针对难选煤泥 , 高速 的剪 切调浆一方面能暴露微细粒煤泥的疏水性表面 , 另 一方面加强矿浆和药剂充分分散 , 并且使两者得到 有效接触 一` 搅拌槽 内流体所受剪切率 令的计算式为 尝 · 一` 图 不同叶片直径下转速对功率准数的影响 令, 侧下刃、 由此 引出搅拌槽 内流 体所 受剪切量 的量纲一 的参数 的物理意义为搅拌叶轮旋转一圈槽 内流体所受到 的剪切量 , 反应不同搅拌机制条件下 搅拌轴旋转一圈所对应的流场剪切能力 , 即 ` 万训瓦而 由式 的计算公式可 以看 出, 其与功率耗 散量 成正 比, 与转速 成反 比 图 为不同叶 片直径下 , 两段强制搅拌调浆体系中转速对 的 影响 由图可 以看出, 随着转速的增加 , 逐渐减 小 因为转速增大后 , 搅拌槽 内流体所受剪切率 令 增大 , 剪切率 令是与整体功耗有关的参数 , 但叶片 旋转一圈槽 内流体所受的剪切量却减少 结合 的计算公式 可知, 转速的增大对 的减小起 主导作用 随着 叶片直径的增加 , 搅拌调浆 的剪切 性能增强, 减小的趋势趋缓 单位能耗的循环 剪切 比 搅拌消耗 的功率主要用于产 生槽 内的循环 流 动和产生剪切作用, 两种作用方式所消耗 的功率之