第三章 液体的搅拌
3第三章通气与搅拌
• 要求计算Pg
(1)计算ReM ReM= ρ D2N/ μ =5.25× 104 (2)由NP~ ReM查NP ， NP =4.7 (3)计算P0 P0=NPD5N3ρ= 8.07（千瓦） (4)计算Pg
Pg 2.25(
2 3 P0 ND 0.08
Q
)
0.39
10
3
6.55(千瓦)
１、轴功率 是指搅拌器以既定的速度旋转时，用 以克服介质的阻力所需的功率。 2、发酵罐通气条件下的搅拌功率与 不通气条件下的搅拌功率的关系通 常是（ ） A 小于 B 大于 C 等于 D 无关
（3）装有套筒时的搅拌器搅拌流型
在罐内与垂直的搅拌器同中心安装套简，
可以大大加强循环输送效果，并能将液面
的泡沫从套简的上部入口，抽吸到液体之 有这种中心套筒的机械搅拌罐。
中，具有自消泡能力。伍氏发酵罐就是具
二、搅拌器轴功率的计算
• 搅拌器输入搅拌液体的功率：是指搅 拌器以既定的速度旋转时，用以克服 介质的阻力所需的功率，简称轴功率。 它不包括机械传动的摩擦所消耗的功 率，因此它不是电动机的轴功率或耗 用功率。
3、通气液体机械搅拌功率的计算
同一搅拌器在相等的转速下输入于通气 液体的搅拌功率比不通气液体的低 这可以解释为：通气使液体的重度降低。 • 功率的降低，不仅与液体平均重度的 降低有关，而且主要取决于涡轮周围 气液接触的状况。
迈凯尔用六平叶涡轮将空气分散 于液体中，测量其输出功率，在 双对数坐标上将Pg标绘成涡轮直 径D，转速，空气流量Q和P0的函 数，得出以下关系式：
2、挡板
• 挡板的作用是： ①防止液面中央产生漩涡； ②促使液体激烈翻动，增加溶解； ③改变液流的方向，由径向流改为 轴向流
水泥混泥土搅拌培训教材
• 3.2皮带输送机 • 皮带输送机 具有传送量大、输送距离大、效率高、故障率低、布置
方便等优点。
15
• 种类：水平皮带输送机和倾斜皮带输送机。 • 水平皮带输送机基本结构如下图所示，由驱动装置、机架、输送带、
张紧装置、改向滚筒、托辊、清扫器等组成。调节螺杆用于张紧输送 带和调节输送带运行状态，使输送带运行在正常位置。托辊是用于支 承输送带及输送带上所承载的物料，保证输送带稳定运行的装置。清 扫器用于清扫输送带上黏附的物料。导料斗用于调整所输送物料的落 料点，使它落到设定位置上。
• 计量开始时螺旋输送机得到信号，开始启动，输送粉料到计量斗，计 量斗一部分空气和粉尘通过排气管到达收尘装置。当粉料的重量达到 预先设定的重量值时，螺旋输送机停止输送粉料，完成计量。当气动 蝶阀得到卸料的指令后，气动蝶阀动作，开门卸料。与此同时震动器 开始震动，加快卸料速度。称空后气动蝶阀延时动作，关闭卸料口， 停止震动。
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• 倾斜皮带输送机由驱动装置、机架、输送带、托辊、改向滚筒、张紧 装置、清扫器、机罩、检修走道、接料板、调节螺杆和急停开关等组 成。
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• 张紧装置是使输送带具有足够的张力，保证输送带和传动滚筒间产生 摩擦力使输送带不打滑，同时可以调整输送带长度变化所带来的影响。
• 机罩主要起防尘、防雨作用，因起风容易将骨料中粉尘吹起，污染环 境，而输送带在雨天被淋湿后，容易引起皮带打滑。
3
• 分类：
• 混凝土搅拌站（楼）按照骨料仓和物料的计量秤的位置分 为混凝土搅拌站和混凝土搅拌楼。
• 混凝土生产流程中骨料配料计量装置在搅拌主机正上方的 称为混凝土搅拌楼；混凝土生产流程中骨料配料计量装置
在搅拌主机位置以下的称为混凝土搅拌站。
搅拌机安全操作规程范文（3篇）
搅拌机安全操作规程范文第一章总则为了保证搅拌机的安全运行，防止事故的发生，特制定本规程。
第二章搅拌机的基本原理与结构1. 搅拌机的基本原理：搅拌机是利用机械力对物料进行物理或化学反应的设备，通过搅拌将物料充分混合，以达到预期的效果。
2. 搅拌机的结构：搅拌机主要由电动机、传动系统、搅拌装置和控制系统组成。
第三章搅拌机的安全操作规程1. 搅拌机的安装与调试（1）搅拌机的安装应由专业人员进行，确保设备平稳安装，固定可靠。
（2）在搅拌机安装前，应对设备进行检查，确保各部件完好无损。
（3）在调试前，应先检查设备的安全保护装置是否完好。
2. 搅拌机的启动与停机（1）在启动前，应检查设备周围是否有杂物，确保搅拌机运行时不会受到干扰。
（2）搅拌机启动前，应先启动输送设备，确保物料顺利进入搅拌机。
（3）停机时，应先关闭输送设备，待搅拌机内物料完全排空后再停机。
3. 搅拌机的操作与维护（1）操作人员应具备相关的操作培训证书，并经过专业人员指导后才能操作搅拌机。
（2）操作人员在操作搅拌机时应佩戴合适的劳动防护用品，如安全帽、防护眼镜、防护手套等。
（3）在操作过程中，应注意设备运行情况，如有异常应及时停机检查处理。
（4）定期对搅拌机进行维护保养，如清洗、润滑、紧固等，确保设备的正常运行。
4. 搅拌机的紧急情况处理（1）如发现搅拌机发生故障或异常情况，应立即停机，并通知维修人员进行检修。
（2）在紧急情况下，应熟悉紧急停止装置的操作方法，并能够迅速采取相应的应急措施。
第四章搅拌机的安全管理1. 设备的安全防护措施（1）设置明显的警示标识并做好相应的安全警示教育工作。
（2）搅拌机应配备防护罩，确保运行时人员无法接触到转动部件。
（3）设备周围应保持整洁，杂物必须清理干净。
（4）设备检修时，应切断电源，确保人员的安全。
2. 搅拌机的应急措施（1）设备应配备灭火器材，以备发生火灾时使用。
（2）在设备周围设置应急疏散通道，确保人员迅速撤离。
搅拌设备安全操作规程（3篇）
搅拌设备安全操作规程搅拌设备是工业生产中常见的一种设备，常用于混合、溶解、搅拌等工序中。
为了保证搅拌设备的安全操作，以下是搅拌设备安全操作规程，希望能对你有所帮助。
一、前期准备1. 在搅拌设备工作之前，要对搅拌设备进行检查，确保其正常运转、无异常情况。
2. 在操作搅拌设备前，要穿戴好相应的防护装备，包括安全帽、防护服、防护眼镜、防护手套等。
二、操作流程1. 搅拌设备操作前，需要先关闭总电源并将开关置于“断开”位置。
2. 检查搅拌设备各部件的固定情况，确保其牢固可靠。
3. 检查搅拌设备上的各处紧固螺丝，确保无松动。
4. 调整搅拌设备的工作位置，保持设备与周围的安全距离。
5. 打开总电源，将开关置于“接通”位置。
6. 检查搅拌设备的操作台面、搅拌桶等部件的清洁情况，确保无障碍物。
7. 打开搅拌设备的给料阀门，注入待搅拌物料。
8. 启动搅拌设备，并逐步增加转速，确保其运行平稳。
9. 在搅拌过程中，应注意观察设备的运行状态，如有异常情况应及时停机检修。
10. 搅拌结束后，将转速逐渐降低，关闭给料阀门，待设备停机后关闭总电源。
三、安全注意事项1. 使用搅拌设备时应遵循操作规程，不得随意更改设备工作参数。
2. 在操作搅拌设备时，不得将手、头等身体部位靠近旋转部件，以免造成伤害。
3. 在操作搅拌设备时，不得将物料直接倾倒到搅拌桶中，以免溅出造成伤害。
4. 搅拌设备运行时，操作人员不得擅自离开岗位，以免发生意外。
5. 搅拌设备发生故障时，应及时停机检修，禁止擅自继续操作。
6. 在搅拌设备操作过程中，严禁饮食、吸烟等不安全行为。
7. 搅拌设备使用结束后，要及时清洁设备，并对设备进行保养。
四、紧急处理1. 在搅拌设备操作过程中，如发生事故或突发情况，应立即按下紧急停机按钮，并切断总电源。
2. 在事故处理过程中，不得擅自更改设备状态，以免造成二次事故。
3. 在事故处理过程中，要迅速报警并通知相关人员进行应急处理。
总结：以上就是搅拌设备安全操作规程，希望能在实际操作中起到指导作用。
第三章制药反应工程基础之搅拌器教材
NRe =nd3ρ/μ=5.986 ×105 查上图，对推进式搅拌器全挡板场合，
NP =0.35 P= NP n3d5ρ =622.7 W
对于发酵罐:一般， D/d≠3、HL/ d ≠ 3，其搅拌功率 P﹡=f P
f为校正系数， f =
自吸式气液反应器的设计与应用
立式圆筒容器高径比HT/DT=2~2.5; 液柱高度与直径比HL /DT=1~1.5 搅拌器: 涡轮外径Di=DT/3 ，涡轮高度h=Di /4 ，涡轮与反应器 底距离y=Di ，吸气口径=3Di /8 ，挡板宽度B=DT/10 不吸气时
搅拌功率:
P0 = k n 3Di 5ρ
扭格子式
复动式
水：约1mPa·s 低粘乳液：约数 mPa·s 重油：约数十 mPa·s 润滑油：约 0.1Pa·s 蜂蜜：约 1 Pa·s
多臂行星式
涂料：约数 Pa·s
均质器
真空乳化釜
新 砂磨机 卧 式 LIST-AP 搅 BIVOLAK 拌 SCR 器 HVR
CONTERNA
橡 捏和机
油墨：约数十 Pa·s 牙膏：约 50 Pa·s 口香糖：约 100 Pa·s 嵌缝胶：约 千 Pa·s 塑料熔体：近万Pa·s 橡胶混合物：近万Pa·s
搅拌槽
叶轮
槽体 夹套 内构件
搅拌器
搅拌器的设计与功率计算
• 搅拌器的结构与作用
流体流动以及流体速度的涨落造成物料交换是反应、传热以 及扩散的根本原因，搅拌器起作重要的作用。
搅拌器可促使流体产生圆周运动（径向流，或称原生流）， 流体作轴向运动的轴向流（或称次生流），径向流因挡板作用后 产生次生流。
【新人教版】高中化学选修五-第三章-第一节-醇酚(重难点研析+典型实例剖析+教材问题简答)
第三章 烃的含氧衍生物 第一节 醇 酚一、进行乙醇的消去反应实验时应该注意哪些问题？1．配制体积比为1∶3的乙醇与浓硫酸混合液时，要注意在烧杯中先加入95%的乙醇，然后滴加浓硫酸，边滴加边搅拌，冷却备用(相当于浓硫酸的稀释)；浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。
2．加热混合液时，温度要迅速上升到并稳定于170℃左右。
温度低，在140℃时主要产物是乙醚，反应的化学方程式为：2CH 3CH 2OH ――→浓H 2SO 4140℃CH 3CH 2OCH 2CH 3＋H 2O 。
3．由于反应物都是液体而无固体，所以要向烧瓶中加入碎瓷片，以防液体受热时发生暴沸。
4．温度计要选择量程在200℃～300℃的为宜。
温度计的玻璃泡要置于反应液的中央位置，因为需要测量的是反应液的温度。
5．氢氧化钠溶液的作用是除去混在乙烯中的CO 2、SO 2等杂质，防止干扰乙烯与溴的四氯化碳溶液和高锰酸钾酸性溶液的反应。
二、醇的消去反应和氧化反应有哪些规律？ 1．醇的消去反应规律 醇分子中，只有连有—OH 的碳原子的相邻的碳原子上连有氢原子时，才能发生消去反应而形成不饱和键。
若醇分子中只有一个碳原子或与—OH 相连碳原子的相邻碳原子上无氢原子[如CH 3OH 、(CH 3)3CCH 2OH 、]，则不能发生消去反应。
2．醇的催化氧化规律(1)形如RCH 2OH 的醇，被催化氧化生成醛(或羧酸)。
R —CH 2OH ――→Cu 、O 2△R —CHO R —CH 2OH ――→KMnO 4、H＋R —COOH(2)形如的醇，被催化氧化生成酮。
(3)形如的醇，一般不能被氧化。
三、苯酚又叫石炭酸，它是酸类物质吗？为什么显酸性？苯酚显酸性，是由于受苯环的影响，使酚羟基比醇羟基更活泼。
苯酚的羟基在水溶液中能够发生电离。
但是苯酚不属于酸类物质。
在应用苯酚的酸性时应注意以下几点：1．苯酚具有弱酸性，可以与活泼金属(如Na)发生反应。
2．苯酚的酸性极弱，不能使酸碱指示剂变色。
第三章_机械搅拌轴功率计算
一、机械搅拌通风发酵罐（简介） 二 、搅拌器的型式及流型 三、搅拌器轴功率计算
1. 单只涡轮在不通气条件下输入搅拌液体的功率 P0的计算
2. 多只涡轮在不通气条件下搅拌轴功率Pm的计算 3. 通气液体机械搅拌轴功率Pg的计算 四、非牛顿流体特性对搅拌功率计算的影响
2021/4/29
Excellent for use with acids, caustics, chlorinated solutions and other aggressive chemicals
第三章搅拌器轴功率计算
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Radial-Flow Impellers
R100
2021/4/29
Recommended for highshear mixing and gasliquid applications
Radial design provides shear to achieve good contacting for liquidliquid dispersions and emulsions
Also recommended for gas dispersions
Moderate pumping action
C102
Recommended for waste treatment draft tube circulators
Efficient swept-back design eliminates the large power increase (up to 50%) from fiber build-up on the leading edge
第三章搅拌器轴功率计算
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R320
2021/4/29
化工原理第三版（陈敏恒）上、下册课后思考题答案（精心整理版）
化工原理第三版（陈敏恒）上、下册课后思考题答案（精心整理版）第一章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设：假定流体是由大量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。
2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。
3、粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降?粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
4、静压强有什么特性?①静止流体中，任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。
7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?由静力学方程可以导出，所以H增加，压差增加，拔风量大。
8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。
9、伯努利方程的应用条件有哪些?重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。
12、层流与湍流的本质区别是什么?区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。
14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?应用条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。
15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。
液体搅拌
3.3 基本内容：
一、搅拌器
1．搅拌器分类 搅拌器类型按工作原理可分两大类： 1）旋浆式：旋浆、螺带式、锚式、框式 2）涡轮式：涡轮、平直叶浆 2．混合效果的度量 混合效果可以用调匀度、分隔尺度来度量 1）调匀度 体积分率
C A0 = I=
VA ，局部取样分析测得体积分率 C A VA + VB
当 C A < C A0 3-1
四、搅拌功率
1．混合效果与功率消耗 功率消耗
P = ρgHqV
28
3-4
增加功率的目的是改善混合效果，但有一个能量合理有效利用的问题，这与浆形、尺寸选择 有关。要提高总体流动，就要提高流量；要加强液团破碎度，就要提高压头。 2．功率曲线 搅拌功率与影响因素的无因次化结果为
d 2 nρ h D P = Ψ , , ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 3 5 ρn d µ d d
混合效果的度量混合效果可以用调匀度分隔尺度来度量调匀度体积分率28由于调匀度与取样尺寸大小有关度量混合效果不够全面因此引入分隔尺度的概念
第三章 液体搅拌
3.1 教学基本要求： （2 学时）
典型的工业搅拌问题；搅拌的目的和方法；搅拌装置，常用搅拌浆的型式，挡板及其它 构件；混合效果的度量（均匀性的标准偏差、分隔尺度） ；混合机理；搅拌功率；搅拌器经 验放大时需要解决的问题。
3）按叶片端部切向速度不变， n1d1 = n2 d 2 ； 4）按
qV d d 不变，即 1 = 2 。 n1 n2 H
3.4 教材习题答案：Fra bibliotek291 2 3
略 P = 38.7W ; P’ = 36.8W d/d1 = 4.64 ; n/n1 = 0.359 ; N/N1 = 100
第三章_通气与搅拌
发酵罐设计最关键的是搅拌器的选型。 对目前所有应用在发酵罐中的搅拌器均存在一个问题,即通气 操作与不通气操作功率消耗存在很大变化,通气操作时功率消 耗明显下降。因而按不通气操作设计就会造成一次性投资及 正常运行成本增加,额外还造成电网的功率因子降低。而按通 气功率设计有时会造成电机过载。 目前,研究开发在两种操作工况下功率变化小的搅拌器是搅拌 技术需要解决的一个问题。
组合式搅拌器 从上面的分析可以看出,径流式搅拌器的优势是气体分散能力 强,但是其功耗较大,作用范围小;而轴向流搅拌器的轴向混合性 能较好,功耗低,作用范围大,但是其对气体的控制能力弱。根据 气液混合的扩散机理,气液混合是通过主体对流扩散、涡流扩 散和分子扩散来实现的。大尺度的宏观循环流动称为主体流动, 由漩涡运动造成的局部范围内的扩散称为涡流扩散。其中,机 械搅拌作用能够强化的过程有主体对流扩散和涡流扩散。如果 将径向流搅拌器和轴向流搅拌器组合使用,利用径向流搅拌器 控制气体的分散,通过主体对流扩散和涡轮扩散实现较小范围 的充分的气液混合,然后再依靠轴向流搅拌器的主体对流作用 使全部液体周期性依次与气体混合,实现较大范围的气液混合。
种涡轮搅拌器产生的流型相似。圆盘平直叶、弯叶、箭叶涡 轮搅拌器与没有圆盘的搅拌器相比，二者搅拌特性相似，但 圆盘可以使上升的气泡受阻，避免大的气泡从轴向叶片空隙 中上升，保证气泡更好的分散。另外没有圆盘的搅拌器受扭 力大，轴瓷易坏。
在传统的发酵罐中,经常使用的是Rushton 涡轮。Rushton 涡 轮是最典型的径向流搅拌器,其结构比较简单,通常是一个圆盘 上面带有六个直叶叶片,也称为六直叶圆盘涡轮。设置圆盘的 目的是为了防止气体未经分散直接从轴周围溢出液面。由于发 酵工业的发展初期,发酵罐的规模较小,Rushton涡轮在许多条 件下能够满足工艺的需要,同时其结构非常简单,容易加工制造, 所以其应用还是比较广泛的。
医用化学基础第三章第二节溶液的浓度
3 、已知物质的量浓度和溶液体积，求溶质质量.
nB =CB×V , mB = nB ×MB
例3：1000ml2mol/L的NaOH溶液中，含有NaOH多少克？
•解：C(NaOH) = 2mol/L , V = 1000ml =1L,
• M (NaOH)=40 g/mol
• n(NaOH) =C(NaOH)×V
• 解： ωB=mB/m =10÷100 =0.1
•
答：此溶液的质量分数为0.1。
• 例2： 将10克盐溶于40克水中配制成溶液，计算此溶液中盐的质量分数。
• 解： ωB=mB/m =10÷（10+40）=0.2
•
答：此溶液的质量分数为0.2。
三、溶液浓度的表示方法 （四）体积分数
（四）体积分数
• 解：CB =ωB ×ρ/MB
•
=（0.98×1840g/L）÷98g/mol
•
=18.4mol/L
答：此硫酸溶液的物质的量浓度是18.4mol/L
• 例2：密度为1.08kg/L的2mol/LNaOH溶液，计算此溶液的质量分数。
• 解： CB=2mol/L ,MB=40g/mol,ρ=1.08kg/L
•
稀释前溶质的量 = 稀释后溶质的量
• 计算公式： C1V1 =C2V2
•例1：配制0.2 mol/L盐酸溶液100ml，取2mol/L盐酸溶液多少毫升？ C1=2 mol/L , V1= ？ C2 =0.2mol/L，V2= 100ml=0.1L C1V1 =C2V2 V1 =C2V2 /C1 =0.2×0.1/2
•
= 7g÷ 0.1L
•
=70 g/L
• 答：血浆蛋白的质量浓度为70 克/升。
第三章电极溶液界面附近液相中的传质过程
第三章电极/溶液界面附近液相中的传质过程电极反应的分部步骤：界面附近传质过程，化学转化过程，界面上转化过程，电子转移过程.对于发生在电极/溶液异相界面的电极过程，除了电子转移过程之外，还涉及传质过程及各种表面效应，后者甚至可以成为速控步骤。
一般认为总的电极反应由一系列分步骤所组成。
电极反应的速率由这一系列分步骤的一个控制或若干个混合控制。
这些步骤包括以下几种。
物质传递：反应物从溶液本体相传递到电极表面和产物从电极表面相传递到分布到本体溶液.。
电荷转移：电极/溶液界面的电子传递耦联化学反应：电子传递反应前置或后续的化学转化，这些过程可能是均相也可能是异相过程。
表面转化反应：反应物或产物的吸脱附过程及新相生成（表面沉积、沉淀形成、气体放出）等其他的表面反应。
一般电极反应的基本步骤电极反应的速率大小取决于上述系列反应中受阻最大而进行最慢的步骤，最慢的步骤称速度控制步骤，其动力学特征就反应了整个电极过程的动力学特征。
基础电化学研究的核心内容之一就是识别电极过程包括的各分步骤，确定速度控制步骤，阐明反应机理和速率方程，从而掌握该电极过程的反应规律。
§3.1 研究液相中传质动力学的意义和方法（1）液相传质步骤是整个电极过程中的一个重要环节整个电极反应的基本历程（2）液相传质步骤可能成为许多电极过程的控制步骤，由它来决定整个电极过程的动力学特征。
a 电子传递过程（法拉第过程，电化学过程）进行的很快。
（热力学上）b可以增加过电位使反应的活化能降低，从而使电子传递过程大大加快，导致液相传质过程成为决速步骤。
（动力学）(3) 了解液相中的传质动力学规律有助于寻求提高这一步骤进行速度的方法，并消除由于这一步骤进行缓慢而带来的各种限制作用。
a由于液相中传质速度的限制，致使我们无法观测一些快速分布步骤（特例是电子传递过程）的动力学特征和参数。
b电极反应处于混合区时，可以利用这些规律来校正液相传质步骤的影响。
如何研究液相传质动力学？电极过程各个分部步骤是串联进行的，要想单独研究某一分部步骤，必须首先假定其它步骤进行的速度非常快，处于准平衡态，这样才能使问题得以简化。
plc课程设计(多种液体自动混合装置的PLC控制)
摘要随着社会的不断发展和科学技术的不断提高，各种工业自动化不断升级，尤其是在工业上PLC的应用越来越广泛。
其中在生产的第一线有着各种各样的自动加工系统，其中多种原材料混合再加工，在工业上常常可见。
本次设计课题为“基于PLC的多种液体混合控制设计”，此设计以液体混合控制系统为中心，从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程。
此次设计主要内容包括：工作过程分析，I/O分配，主电路，梯形图，流程图，指令表，接线图，程序分析等, 经过多次修改和调试，最终实现题目要求。
设计采用三菱FX2N-48PLC去实现设计要求。
关键词：自动控制 PLC 多种液体自动混合装置目录第一章概述1.1课题背景随着社会科学技术的不断发展，自动控制在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进与否的一项重要标志。
在许多行业中，多种液体自动混合装置是必不可少的，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。
由于在某些生产要求中，要求系统要具有配料精确、控制可靠等特点，这也是人工操作所难以实现的。
所以为了达到生产要求，特别是要实现多种液体自动混合的目的,多种液体自动混合装置势必就是摆在我们眼前的一大课题。
随着PLC控制器的不断发展和计算机技术的不断提高，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。
设计的多种液体混合装置利用PLC可编程控制器可实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、自动化程度，适合相关工业生产的需要。
1.2课题的意义与发展方向在工业生产中，把多种原料在合适的时间和条件下进行需要的加工得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。
实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。
PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC的厂家云起。
第三章+物态变化++练习+--2024-2025学年人教版物理八年级上册+
2. 图中各温度计（温度单位都是摄氏度） 的示数分别是多少?
解析
甲图中液面位置在0℃以下，温度低于0℃，示数为-5 ℃ ； 乙图中液面位置在0℃以上，温度高于0℃，示数为9℃ ； 丙图中温度计的分度值为2℃ ，示数为12℃ 。
3．在教室里挂一支寒署表，在每节课前测出教室的温度，将数据记录在表格中。以 时间为横轴、温度为纵轴，在图上描点并分别画出晴天及阴天两种天气的温度-时间 图像。通过比较，你能发现这两种天气温度变化的规律吗?
解析
水蒸发的快慢与其表面积大小、温度、表 面空气的流速有关。坎儿井在地下，可以 降低水的温度、减慢水上方空气流动的速 度，同时井口很小，也减小了水的蒸发面 积，从而减少水的蒸发。
第4节 升华和凝华
1. 观察碘的升华时，为什么利用浇热水或浇凉水的方式而不用酒精灯直接 加热含有碘颗粒的玻璃容器呢?请你查阅碘的熔点和酒精灯火焰的温度， 说明原因。
解析
【解析】此题是一道实际操作题，可先分别读出一天当中不同时刻教室内的温度，描绘 出温度一时间变化曲线。然后比较阴天和晴天的温度变化，得出规律。
4. 不同物质在升高同样温度时，膨胀的多少通常是不同的。如 果把铜片和铁片铆在一起，当温度变化时这样的双金属片就会 弯曲。市场上有一种指针式寒暑表，就是用双金属片做感温元 件的。怎样用上述原理制成一做下面的实验，并思 考形成霜的条件。如图所示，将冰块放于易拉罐中并 加入适量的盐。用筷子搅拌大约半分钟，用温度计测 量罐中冰与盐水混合物的温度，可以看到混合物的温 度低于0°C。这时观察易拉罐的下部和底部，就会发现 白霜。
解析
美丽的树挂、霜都是空气中的水蒸气凝华形成的。 在盛有冰的易拉罐里面放入盐后，会使冰的凝固点降低，所以会有大量的冰 熔化成水，冰熔化成水时要吸热，因此易拉罐的表面温度也会变低（低于 0°），所以易拉罐表面会让空气里的水蒸汽凝华，从而形成了白霜。
第三章液体的搅拌
qV d1 d 2 4. 不变， H n1 n2
具体要看混合效果，可能这四个准则都不适用， 须找新的放大规律。
5 搅拌器的放大 5.1 放大过程（设计） 小试→中试→工业设计，逐级放大 设计中要解决： 1. 搅拌器的类型、搅拌釜的形状 ——看工艺过程特点 2. 几何尺寸、转速n、功率P ——看放大准则 几何相似放大——便于用同一根功率曲线
5.2 放大准则 2 2 nd 2 1． ReM 不变， n1d1 n2d 2
p
2 K Re, d d 2 p
l u2
l u2 hf Re, d d 2
（三）湍流时的摩擦系数 λ=ψ(Re,ε/d)
⊿p = K da lb uc ρd μe εf
量纲的一致性：
M L-1 T-2 = La Lb (L T-1)c (M L-3)d (M T-1 L-1)e Lf
M L-1 T-2 = Md+e · La+b+c-3d-e+f · T-c-e d+e=1 a+b+c-3d-e+f=-1 -c-e=-2 a=-b-e-f 设b，e，f 已知，则： c=2-e d=1-e
3 搅拌器的性能 3.1 常用搅拌器的性能 1. 旋桨式搅拌器 qV大，H小，轴向流出 叶片端速度5~15m/s 适于低粘度液体 μ<10Pa· s 2. 涡轮式搅拌器 qV小，H大，径向流出 叶片端速度3~8m/s 适于中等粘度液体 μ<50Pa· s
精细化工试验技术 第三章精细化工实验中常见的操作技术 第三节加压与减压
精细化工实验中常见的操作技术
精细化工实验中常见的操作技术
在实验室中，更多的是利用高压釜进行加压操作。利用 高压釜加压，操作简便、安全，且易控制。高压釜的釜体多 以 高 强 度 的 镍 铬 不 锈 钢 制 成 ， 耐 腐 蚀 性 能 良 好 ， 有 0 . 1 L、 0.5L、1L、2L和5L等多种规格。高压釜的最高工作压力视具 体设备而定，在9.8～29.4MPa之间。出于安全，高压釜上配 有安全阀或防爆膜。高压釜搅拌传动方式最好采用电动磁力 传动。如果采用电动机械传动，则需要解决轴与釜之间的动 密封问题，并使最高工作压力降低。目前，玻璃高压釜已面 市，有多种规格，其釜体材料为玻璃。玻璃高压釜的优点是 能直接观察反应过程，并可弥补不锈钢高压釜在耐腐蚀方面 的不足。
图3-7 开口式压力计 1，2-测压接口 3-标尺
图3-8 闭口式压力计 1-封口 2-标尺 3-旋塞
精细化工实验中常见的操作技术
4．压力的稳定
恒压器如图3-9所示，主要部件是置于水 银中的浮筒2，它的上端装有一个软橡皮 塞，开动真空泵，在预期的压力即将达到 时，关闭旋塞4，使浮筒2内气体与系统隔 开，从而起到调节真空度的作用。当系统 内压力降低到一定限度时，浮筒2内气体 膨胀，使之上浮，将毛细管3封闭；当系 统内压力上升，浮筒下降，使毛细管3畅 通，系统内的气体被抽走，压力保持恒定。 图3-9 浮筒式恒压器 当压力恒定的要求较高时，可将多个恒压 1-汞 2-浮筒 3-毛细管 4-旋塞 器串联使用。
如何计算搅拌器轴功率
Np=
（P0/ω）/ V
ma/V
ω 线速度
a 加速度
m 液体质量
V 液体体积
2020/5/20
第三章 搅拌器轴功率计算
9
各类搅拌器功率准数Np 与雷诺准数Rem的关系（1）
2020/5/Hale Waihona Puke 0第三章 搅拌器轴功率计算
10
各类搅拌器功率准数Np 与雷诺准数Rem的关系（2）
曲线 编号
1 2
搅拌器型式
0.39
×10-3
Pg = 2.25×10-3×(8.182×168×603÷14200000.08)0.39 = 6.61kW
2020/5/20
第三章 搅拌器轴功率计算
22
（二）搅拌流型
1、垂直螺旋桨 搅拌器的搅拌 流型
2020/5/20
第三章 搅拌器轴功率计算
1
2、涡轮搅拌 器的搅拌流型
3、装有拉力 筒时的搅拌流 型
2020/5/20
第三章 搅拌器轴功率计算
2
三、搅拌器轴功率计算
（一）单只涡轮在不通气条件下输入搅拌液体的 功率P0的计算 输入搅拌液体的功率（轴功率）：搅拌器以既定的 转速旋转时，用以克服介质的阻力所需用的功率。
)y
P0
N3d5
Nd2
=Np 称 为 功 率 准 数
=Rem 称 为 搅 拌 情 况 下 的 雷 诺 准 数
N2 d
g
=Fr称m为 搅 拌 情 况 下 的 弗 鲁 特 准 数
Np =K ( Rem) x (F r m) y
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第三章 搅拌器轴功率计算
4
P0:不通气时搅拌器输入液体的功率(瓦)； N :搅拌转速（转.秒）； d：涡轮直径（米）； ：液体密度（公斤/米3）； µ：液体粘度（牛.秒/米2)； g：重力加速度
第03章 液体搅拌
第二节 搅拌器及其选型
搅拌器选型
传热 传热过程常与其他操作过程共存，当传热处于从属地 位时，搅拌只要能满足主要的操作要求即可。对于以传 热为主的搅拌过程，其主要控制因素为循环流量和传热 面上的高流速，即要求搅拌器能提供较大的液体循环量，
并能使液体在传热面上保持较高的流速。当采用夹套釜
进行传热操作时，若传热量较小，可选用桨式搅拌器， 但釜内一般不需设置挡板。
平桨式搅拌器可使液体产生切向和径向运动，可用于简
单的液-液混合、固-液溶解、悬浮和气体分散等过程。 当物料液位较高时，应采用多斜桨式搅拌器或与推进式
搅拌器配合使用。
当用桨式搅拌器搅拌较高黏度的液体时，可进一步将其 旋转直径增大至釜径的0.9倍以上，并设置多层桨叶。
15
第二节 搅拌器及其选型
(a) 锚式
27
第二节 搅拌器及其选型
搅拌器选型
分散 此类过程的主要控制因素为剪切作用和总体循环流动。 由于涡轮式搅拌器可提供较大的液体循环流量并具有较 强的剪切作用，因而最为合适，尤其是直叶涡轮的剪切 作用比折叶和弯叶的大，则更为合适。但当液体黏度较 大时，则宜采用弯叶涡轮，以减少动力消耗。此外，在 分散操作中，常在釜内设置挡板等内件，以进一步加强 剪切效果。
24
第二节 搅拌器及其选型
搅拌器选型 不同的搅拌操作对搅拌的要求常具有共性，
而不同类型的搅拌器亦具有一定的共性，
因此，同一搅拌操作往往可选用几种类型
的搅拌器。反之，同一搅拌器也可用于多
种搅拌操作。目前，对搅拌器的选型主要 是根据实践经验，也可根据小试数据，采 用适当方法进行放大设计。
25
第二节 搅拌器及其选型
搅拌器选型
低黏度均相液体的混合
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⎧快速均布 — 搅拌能量用于增大输送量 qv即加大总体流动 ⎨ ⎩高度破碎 — 搅拌输入能量主要用于增大湍动
强化湍动的措施： 湍动强弱可通过搅拌器产生的压头 H 大小反映。压头必定全 部消耗于循环回路的阻力损失中，阻力损失越大，说明旋涡 运动越剧烈，内部剪应力越大，湍动程度越高。提高液流的 湍动程度与增加循环回路的阻力损失是相同的作用。 ① 提高搅拌器的转速：压头 H 与 n2 成正比。 ② 阻止液体的圆周运动： ◆ 内装挡板（图3-5）：生成漩涡，防止液面凹陷。 ◆ 破坏循环回路的对称性（偏心、倾斜安装） （图3-5）：破 坏循环回路的对称性，增加旋转运动阻力，增强湍动，消 除液面凹陷。 ◆ 安装导流筒（图3-7）：控制流向，消除短路现象和死区。
I= 或 I=
CA C A0 1 − CA 1 − C A0
⎫ (CA < CA0 ) ⎪ ⎪ ⎬ (CA > CA0 ) ⎪ ⎪ ⎭
I ≤1
I =
I1 + I 2 + ⋅⋅⋅⋅⋅ + I m m
a
b
平均调匀度
如取样体积远大于微团尺寸，两者平均调匀度均接近1 （宏观均匀）；若样品体积小至与微团尺寸接近（微观而 言），两者有不同的的调匀度。因此引入分隔尺度，作为多 相分散体系搅拌操作的重要指标。
●
放大准则：
（ 1） 保 持 搅 拌 雷 诺 数 R e M 不 变 ，
n1 d12 = n2 d 22
n1 d1 = n2 d 2
ρ n1 d 1 2 ρ n2 d 22 = μ μ
（2） 保 持 叶 片 端 部 切 向 速 度 u 不 变 ， 即 π nd 不 变
P P n3 d 5 不变， ∝ 3 = n3d 2 = 常数 V0 V0 d 3 n13 d 12 = n 2 d 22 q q d （4）保持搅拌器流量和压头比值 V 不变，V = = 常数 H H n （3）保持单位体积能耗
● 高度湍动 —总流中高度湍动液流中的旋涡生成尺寸很小
绕流引起驻点压差，使液滴拉长 压扁，并被破碎
的液团，漩涡尺寸越小，破碎作用越大，形成液团也 越小，而不是桨叶打碎的结果。 搅拌的效果： 不可能完全均匀，原因为 各部分的湍动也不一样 过程中液团破碎与合并 液滴微团 湍动漩涡使液滴扯开
2
五、搅拌功率
直接用公式代入计算
3
（3）搅拌功率的分配 通过调节流量和压头的相对大小，以获取一定的搅拌效果 对不同的搅拌目的，可作不同的选择，功率可作不同的分配
讨论：功率P 相同条件下
qV ∝d3 H
由
− qV ∝n 5 H 8
8
↑d， ↓ n 知 ↓ d ，↑n
qV ↑
H↑
功率更多地用于总体流动 — 大尺度调匀
⎧ q = u ⋅ A ∝ nd ⋅ d 2 ∝ d 3 n ⎫ qV d ⎪ ⎪ = P = ρ gqV H ⎨ V ⎬⇒ 2 2 2 H n ⎪H ∝ u ∝ d n ⎪ ⎩ ⎭
充分湍流时 K 为常数， P = K ρ n 3 d 5 ⇒ 当 P为定值时： n 3 d 5 = C ⇒ n ∝ d 3； d ∝ n ⇒ qV d = ∝d ∝n H n
d1 d 2 = n1 n 2
●
放大试验步骤：
制作几何相似的大小不同装置 调节转速n，试验达到同样混合效果 分别计算 nd 2、n 3 d 2、nd、
d 并列表 n
比较实验结果（数据相近原则）确定放大准则 根据几何相似外推直径和转速 P111.例3-2
作业：p113. 2
4
（1、2） （1、2）
螺带式 （1、2、3）
三、混合效果的度量
● 根据工艺过程目的评价 强化传热、传质 — 传热系数、传质系数的大小 促进反应过程 — 反应转化率 调匀度 — 均相物系 ● 搅拌效果的评价准则 分隔尺度 — 非均相物系
1、调匀度 I 均相体系：表示样品与均匀状态的偏离程度
液体 A 液体 B
取 VA ⎫ VA ⎬ VA + VB ⇒ C A0 = VA + V B 取 VB ⎭
取样 分析
（CA0为A的平均体积浓度）
结果一致，搅拌均匀 样品CA 不一致，未均匀，偏离CA0大，差
1
引入调匀度I：样品与均匀态的偏离程度
2、分隔尺度——非均相体系 对多相分散物系通过搅拌单凭调匀度尚不能反映混合物 的状态，它还与分隔尺度有关。
第三章
液体的搅拌
一、 液体搅拌的目的
1、互溶液体的混合 2、不互溶液体的分散和接触 3、气液接触 4、固体颗粒在液体中的悬浮 5、强化液体与器壁的传热 搅拌既使物料混合，又大大加快了传质和反应； 同时起到强化传热的作用。 非均相混合 均相混合
一、液体搅拌的目的 二、搅拌器的类型 三、混合效果的度量 四、混合机理 五、功率及能量分配 六、搅拌器的放大 七、其他混合设备
2、高粘度及非牛顿流体的混合 主要依赖充分的总体流动 原因：高粘度流体在经济的操作范围内不可能 获得高度湍动，只能处于层流流动。 常采用大直径搅拌器，如框式、锚式和螺带式， 上下往复运动的旋转搅拌器，使釜中的剪切力场 尽可能均匀，效果更佳。 1、搅拌器的混合效果与功率消耗
⎧ 足够大的流量 q V 形成强大的总体流动 ⎪ — — 大尺度均匀 ⎪ P = ρ gq V H ⎨ ⎪ 足够大的压头 H 产生高度湍动 ⎪ — — 较小微团分散 ⎩
I 用以度量整个液体的混合效果 — 均匀程度 （混合均匀时 I = 1）
● 宏观混合与微观混合 混合效果的度量与混合尺度有关 设备尺度（大尺度） 混合尺度的三个层次 流体微团（视分散情况） 分子尺度 （依赖于分子扩散） 1、液固物系 — 只能达到某种宏观上的均匀； 2、不互溶液体 — 剧烈搅拌分散程度提高，小尺度宏观均 匀，不能达到分子尺度上的均匀； 3、互溶液体 — 可达到分子尺度上的均匀。真正的微观混 合只有通过分子扩散才能达到达到分子尺度上的均匀 性。
⎛ ρ nd 2 ⎞ P =ϕ⎜ 3 5 ⎜ μ ， α 1， α 2 L ⎟ ⎟ ρn d ⎝ ⎠
功率准数 搅拌雷诺数
（2）搅拌功率的计算 层流区（ReM＜10） 教材P107. 有误
K =
P ρn3d 5
ρ nd 2 μ
P = Cμn 2 d 3 （C = 71）
R eM =
( u = ωr = 2π nr = π nd ⇒ u ∝ nd )
K = φ P = K ρ n 3 d 5
对几何相似的搅拌装置，对比变量α1、α 2 L = 常数
步骤：① 求
R eM =
ρ nd 2 μ
教材P109.图3-9功率曲线
P = K ρn 3 d 5
② 查 K值 ③算 P
由实验测定K～ReM的关系，绘制曲线 — 功率曲线 教材P109.图3-9用以查K值
2、功率曲线 （1）搅拌功率的影响因素
D h l B ⎧ d ； ； ； ； ⎪ 几何因素 d d d d ⎪ ⎪ 特征尺寸 α 1； α 2 ； α 3； α 4 无因次对比变 量 ⎨ ⎪ ⎪ ρ μ （转速） n ⎪ 物理因素 ⎩
P = f ( ρ、μ、n、d、α1、α 2 L)
在5个有因次的物理量中选定3个ρ、n、d为 初始变量利用因次分析法转化为无因次形式
二、搅拌器的类型
1、按结构型式分类 旋桨式 桨式 涡轮式 锚式 框式
旋桨 平直叶、折叶 开启平直叶、开启弯叶、圆盘平直叶、圆盘弯叶
2、按工作原理分类 工作原理：去壳轴流泵 旋桨式 为代表 特点：流量大、压头低；液体作轴向和切向运动 搅拌器：旋桨式、折叶桨式、螺带式 工作原理：去壳离心泵 涡轮式 为代表 特点：流量小、压头高；液体作径向和切向运动 搅拌器：平直叶桨式 其它： 气流搅拌、静态混合 (1，2，3）、管路机械混合、射流混合
四、混合机理 1、搅拌器的两个功能
（1）总体流动 ——— 促进宏观均匀，大尺度的均匀混合。 （2）强烈湍动 ——— 促进微观均匀，小尺度的均匀混合。
2、均相液体的混合机理
1、低粘度液体的混合
● 总体流动 —釜中液相形成一个循环流动，将液体破碎成
P小 P大 P大
较大液团并被夹带至容器各处，造成宏观上的均匀。
8 3 8 − 5 − 5 − 3 5
功率更多地用于湍动 — 微观混合
结论：
加大直径或降低转速，流量qV变大，实现大尺度调匀 加大转速或减小直径，压头H 变大，湍动加剧，促进微观混合
六、搅拌器的放大
理论研究不够深入，只能用经验方法逐级放大 1、用不同型式的小搅拌釜进行试验确定类型 2、按一定准则以几何相似放大 3、四个放大准则（四个不变） 4、放大试验步骤