实验二-搅拌

1实验二搅拌实验一实验目的⒈掌握搅拌功率曲线的测定方法。⒉了解影响搅拌功率的因素及其关联方法。二、实验内容⒈在羧甲基纤维素纳（CMC）水溶液中，测定搅拌釜中有挡板时液—液相搅拌功率曲线。⒉在（CMC）水溶液中，测定搅拌釜中无挡板时液—液相搅拌功率曲线。3．测量（CMC）水溶液的密度、黏度。三、实验原理搅拌操作是重要的化工单元操作之一，它常用于互溶液体的混合、不互溶液体的分散和接触、气液接触、固体颗粒在液体中的悬浮、强化传热及化学反应等过程，搅拌聚合釜是高分子化工生产的核心设备。搅拌过程中流体的混合要消耗能量，即通过搅拌器把能量输入到被搅拌的流体中去。因此搅拌釜内单位体积流体的能耗成为判断搅拌过程好坏的依据之一。由于搅拌釜内液体运动状态十分复杂，搅拌功率目前尚不能由理论得出，只能由实验获得它和多变量之间的关系，以此作为搅拌器设计放大过程中确定搅拌规律的依据。液体搅拌功率消耗可表达为下列诸变量的函数：),,,,,,(gdnkfN式中：N—搅拌功率，W；K—无量钢系数；n—搅拌转数，r/s；d—搅拌器直径，m；—流体密度，kg/m3；—流体粘度，pa·s；g—重力加速度，m/s2。由因次分析法可得下列无因次数群的关联式：yxgdnndKdnN)()(2253（3-1）令pNdnN53，pN称为功率无量纲数eRnd2，Re称为搅拌雷诺数2rFgdn2，Fr称为搅拌佛鲁德数则yrxepFKRN（3-2）令yrpFN，称为功率因数则xeKR（3-3）对于不打旋的系统重力影响极小，可忽略Fr的影响，即0y。则xepKRN（3-4）因此，在双对数坐标纸上可标绘出pN与Re的关系。搅拌功率计算方法：)(212。KnRIVIN（3-5）式中：I—搅拌电机的电枢电流，A；V—搅拌电机的电枢电压，V；R—搅拌电机的内阻，28Ω；n—搅拌电机的转数，r/s；K—常数=0.186。四、实验装置本实验使用的是标准搅拌槽，其直径为380mm；搅拌浆为六片平直叶圆盘涡轮，搅拌叶轮直径200mm。装置流程图见图3-1。1—搅拌叶轮;2—放水阀；3—搅拌槽；4—电动机；5—直流电流表；6—电机调速器；7—直流电压表，8-测速仪；9—挡板图3-1搅拌实验装置流程图3五、实验数据整理及计算实例实验数据表一(有挡板)设备编号：1#搅拌电机内阻R=28Ω搅拌器直径d=0.2m室温11℃K=0.186流体密度ρ=998.0KG/m3流体粘度μ=10.0*10-3pa.s序号转速（rpm）直流电流（A）直流电压（V）N（W）ReNp(W)1390.1290.5725956.452470.18121.1131277.263550.24151.8236597.404670.36203.3644587.555720.42234.4947908.136840.57297.1555898.167910.66339.2860558.338990.793812.2165878.5191050.884114.0369868.20101121.014718.5174528.91111201.185424.3179849.51121291.356232.20858310.15131381.567142.11918210.84141481.838663.06984713.16使用粘度计测量（CMC）水溶液黏度μ=10.0*10-3pa.s使用容量瓶定容100（CMC）水溶液，在电子天平上称取重量，计算密度ρ=998KG/m3其中：N=I*V-（I2*R+K*n1.2)ndRe253dnNNp计算实例：（以第1组数据为例）N=I*V-（I2*R+K*n1.2)=0.12*9-（0.122*28+0.186*391.2）=0.57（W）2595100.1099860392.0322ndRe45.62.03999857.05353dnNNp（W）实验数据表二(无挡板)设备编号：1#搅拌电机内阻R=28Ω搅拌器直径d=0.2m室温11℃K=0.1864流体密度ρ=998.0KG/m3流体粘度μ=10.0*10-3pa.s序号转速（rpm）直流电流（A）直流电压（V）N（W）ReNp(W)1340.0560.1422622.342440.0780.2929272.343540.1110.6635932.824650.14131.0743252.635710.17151.5147242.866850.23192.6156552.877910.26213.2660552.9381060.35254.9570532.8191190.45307.4179172.97101290.53349.6985833.05111410.623912.9093813.11121550.754517.42103133.16131650.865021.67109783.26141801.015627.30119763.17151931.166435.81128413.37162051.327144.12136393.46Np—Re曲线1.0010.00100.00100010000100000ReNp有挡板无挡板