如何计算搅拌器功率

如何计算搅拌器功率？
1.搅拌器功率的定义
什么是搅拌器功率？很多人将搅拌器功率的定义和电机功率搞混，其实这个概念并不难理解，搅拌器功率就是维持搅拌过程正常运行所需要的动力。

而电机是提供搅拌器功率的装置，确定了搅拌器功率后，电机功率可以理解为提供该搅拌器功率的电机所需要的功率。

关于搅拌器功率和搅拌器电机功率在下文中都有详细介绍。

功率方面所涉及到的内容很多，我们先来介绍一下搅拌器功率，和搅拌器功率有着紧密联系的还有搅拌作业功率。

搅拌作业功率的定义为：使搅拌介质以最佳方式完成搅拌过程所需要的搅拌器功率。

搅拌器功率和搅拌作业功率明显是有区别的，举例说明：比如需要40~45kw的功率，便可以维持搅拌过程的正常运行，而使搅拌过程达到最佳状态所需要的功率是42KW，那么，40~45kw 便是搅拌器功率的取值区间，而42kw便是搅拌作业功率，搅拌器设计的目的很大程度上就是为了让搅拌器功率等于搅拌作业功率，不过在实现上却问题重重。

首先，什么才是搅拌过程的最佳方式？搅拌过程中往往伴随着大量的物理和化学反应，存在着一定变数，所以最佳方式的判定是比较难的，也没有什么现成的标准可以遵循。

所以，搅拌作业功率的确定往往是一个需要我们尽力去精确的值，然后根据这个值再来确定搅拌器功率，然后再根据搅拌器功率去确定电机功率。

而在这个过程中，如果将搅拌器功率确定的过小，那么就很可能达不到预期的搅拌效果，或者会延长搅拌过程的时间；如果确定的过大，又会产生无用功，造成设备成本和能耗方面的双重浪费。

习惯上的做法是，将搅拌器功率设定的比搅拌作业功率略大一点。

搅拌器功率确定的准确与否，将影响到设备的成本、使用寿命、搅拌效果和能耗等实际问题，所以决不能草率的确定。

相关内容：化工搅拌器功率和搅拌作业功率
2.搅拌器功率的计算公式
计算功率还需确认搅拌功率准数Np，如计算出搅拌功率准数则可通过下式很容易的计算出搅拌器功率。

其中ρ为介质密度，N为转速，d为直径，这三个值很容易就可以测量出，由此可见，只要确定了搅拌功率准数Np，便不难根据公式求出搅拌器功率。

下面，我们就来看看搅拌功率准数Np的计算方法。

由于搅拌工况的复杂化，所以Np必须通过各种复杂的关联式算出，在关联式中包括着在搅拌过程中影响搅拌器功率的各种因素，这些因素可分为以下四类：
一，搅拌器叶轮方面，包括：叶轮直径d；叶轮宽度b；叶片倾斜角度θ；叶轮转速N；单个叶轮上的叶片数np；叶轮离罐底的高度C等等。

二，搅拌容器方面，包括：罐体直径D、罐体形状、深度H、安装的挡板数量nb、挡板宽度Wb。

三，搅拌介质方面，包括介质的密度ρ，介质的黏度μ等等。

四，重力加速度g。

一般情况下计算搅拌功率准数的关联式如下：
式中：Np是搅拌功率准数；Fr为弗劳德数；K为方程式系数；p和q为方程式参数。

关于弗劳德数百度百科有相当详细的介绍，在此不再赘述，点击查看：百度百科关于弗劳德数的介绍。

一般情况下，K的影响很小，可以将其包括在Fr之中。

上面所说的是一般情况下搅拌器功率的计算，下面我们来看看几个二般情况下功率的计算。

第一种情况，如果确定了搅拌器的类型，则上面的公式可变为：
或者也可以转变为：
第二种情况，如果在湍流状态下，安装有挡板，那么挡板的数量和宽度对于搅拌功率的影响非常大。

如果挡板为最为常见的直立式平挡板，那么我们可以用挡板系数Kb来反映挡板对于搅拌器功率的影响。

挡板系数的计算公式为：
，其中Wb为挡板宽度，nb为挡板数。

在Kb小于0.35时，搅拌功率随着挡板系数的增大而增大；当Kb大于0.35后，搅拌功率随着挡板系数的增大而降低。

所以我们将Kb等于0.35的情况称其为全挡板条件，当0<Kb<0.35的情况称为部分挡板条件。

一般情况下，我们可以认为，当挡板宽度Wb等于（1/10至1/12）D 时，挡板数量为4，即可接近全挡板条件。

相关内容：搅拌装置附件——挡板
第三种情况，虽没有挡板，但是有影响水平回旋流的其它内构件，比如说内盘管或导流筒，这些构件也可以起到挡板的作用。

当其满足下式时，也可以视为全挡板条件。

，其中φ(那个符号打不出来用φ代替)，称为挡板条件系数，∑F是容器内所有内构件在垂直于水平环流方向上投影面积的总和。

相关内容：搅拌设备中的换热内盘管介绍| 搅拌装置附件——导流筒
3.搅拌功率准数的曲线算图法计算
关于搅拌功率准数的计算除了通过公式，还可以通过曲线算图。

我们先来看下面这一张搅拌功率曲线算图：
以上这张算图的搅拌工况的前提是：4块挡板的全挡板条件；d/D=1/3；C/D=1/3；H=D。

其中，1代表6片平直叶圆盘涡轮搅拌器，b/d=1/5；2代表6片平直叶开启式涡轮搅拌器，b/d=1/5；3代表6片平直叶圆盘涡轮搅拌器，b/d=1/8；4代表6片平直叶开启涡轮搅拌器，
b/d=1/8；5代表6片弯叶开启涡轮搅拌器，α-45°，b/d=1/8；6代表6片折叶开启涡轮搅拌器，b/d=1/8，Ø=45°。

从上面这张曲线算图可以看出桨型对功率的影响，也可以看出叶轮宽度对功率的影响。

更多更详细的功率曲线算图和算图分析方面的内容数量过多，恕我们暂时无法向大家展示，更多相关详细内容请点击：搅拌功率曲线图及分析。

看到这里，很多朋友可能会有疑问，曲线算图法如果都像上面这张算图一样对搅拌工况有着诸多限制，那么我们怎么才能根据曲线算图得出我们所需的搅拌器功率呢？很简单，您可以找出最接近您的搅拌工况的曲线算图，然后接着看下面所讲的内容：影响搅拌器功率的因素。

４.影响搅拌器功率的因素
关于影响搅拌器功率的因素，在上文中已有大体上的介绍，之所以在这里再次提到这个问题，是基于搅拌器功率确定工序上的需要。

因为当我们通过功率曲线算图确定了一个搅拌器功率值，然而这个值是在一定的搅拌工况条件下推算出来的，所以我们还需要结合自身的具体搅拌工况，还需要考虑到影响搅拌器功率的因素，然后根据这些因素对搅拌器功率进行修正，从而得出一个精确值。

影响搅拌器功率的因素有很多，再次强调一下：
一，搅拌器叶轮方面，包括：叶轮直径d；叶轮宽度b；叶片倾斜角度θ；叶轮转速N；单个叶轮上的叶片数np；叶轮离罐底的高度C等等。

二，搅拌容器方面，包括：罐体直径D、罐体形状、深度H、安装的挡板数量nb、挡板宽度Wb。

三，搅拌介质方面，包括介质的密度ρ，介质的黏度μ等等。

四，重力加速度g。

在这四项中，唯有重力加速度最好理解，因为不同地区的重力加速度是一个定值，计算功率时我们只需将这个值代入公式即可，而对于其它三项对于搅拌功率影响大小的确认，请参照以下相关内容：影响搅拌装置功率的因素
5.搅拌器电机额定功率的计算公式
搅拌器电动机额定功率是根据它的发热情况来选择的，在允许温度以内，电动机绝缘材料的寿命为15～25年。

如果超过了容许温度，电机使用寿命就要缩短。

一般来说，每超过8℃，使用年限会缩短一半。

而电机的发热情况，又与负载大小及运行时间长短（运行工况）有关。

电动机功率必须同时满足机械搅拌器运转及传动装置和密封系统功率损耗的要求，此外还要考虑在操作过程中出现的不利条件造成功率过大等因素。

当计算出搅拌器功率以后，搅拌器的电动机额定功率可以通过以下公式求得。

当搅拌器由静止启动时，浆叶除要克服自身的惯性，还要克服桨叶所推动的液体的惯性以及液体的摩擦力。

这时桨叶与液体的相对速度最大，桨叶受液体阻力的作用面积最大，因而所需的功率值必然较大，该最大功率值即为搅拌器的启动功率。

搅拌器在启动时，电动机启动电流的最高点持续时间一般仅2～3s，随后立即大幅度下降至接近正常运转电流，出现最大功率的时间很短。

由于一般电动机都允许有启动过载量，即允许较大范围的启动电流。

如380V三相交流异步电动机，在5~10s的持续时间内，其启动电流一般允许达到额定电流的6.5～7倍；且电动机功率愈小，则启动电流相对于额定电流的允许倍数愈大。

所以，只要合理选择电动机（一般选择电动机的额定功率总是较搅拌浆运转功率值略高），在启动时，电动机依靠转矩余量来加速液体及搅拌器直达稳定工作转速，不会引起过热或不能启动等情况。

相关内容：搅拌器电机额定功率的确定
6.影响搅拌器电动机功率的因素
影响搅拌器电机功率的因素和影响搅拌器功率的因素不同，影响搅拌器功率的因素当然也能通过上面的公式间接影响到电机的功率，但是那样讲解就会非常不系统，难以理解，这里我们所说的影响电机功率的因素，就单单是指影响电机功率的因素。

一，轴封装置摩擦造成的功率损失，这种功率损失因密封系统的机构而异。

一般来说，填料密封的功率损失较大，机械密封的功率损失相对较小。

作为粗略的估算，填料密封功率损失约为搅拌器功率的10%或至少为0.368KW，而机械密封的功率损失仅为填料密封的10%至50%。

具体内容请查看：轴封和减速机对搅拌器电机功率的影响
二，传动装置对电机功率的影响。

从上面的搅拌电机功率可以看出，传动装置对电机的影响是通过机械效率来实现的。

不同结构的传动装置（如减速机、轴承）就会有不同的机械效率。

具体的机械效率请点击查看：轴封和减速机等传动装置对搅拌器电机功率的影响三，除了上面这两种原因外，电机额定功率还受温度和海拔高度的影响，其具体内容请点击：搅拌器电机功率随温度和海拔的变化。