第四章2(搅拌器轴功率计算)
侧搅拌机功率计算
侧搅拌机功率计算
侧搅拌机功率计算涉及到多个因素，如搅拌物料的属性、容器尺寸、搅拌速度等。
以下是一个常用的侧搅拌机功率计算的简单方法：
1.确定搅拌物料的密度（ρ）和粘度（η）：这些参数对于计
算功率非常重要。
2.确定搅拌的体积（V）：即搅拌容器的容积。
3.确定搅拌速度（N）：通常以转/分钟为单位。
4.计算液体的转动速度（ω）：转动速度是转/秒为单位，可
以通过将搅拌速度转换为转/秒来计算（ω = (2πN) / 60）。
5.计算搅拌机的功率（P）：使用下面的公式来计算侧搅拌机
的功率。
P = (ρ * V * ω^3)/ η
其中，P为功率，ρ为液体的密度，V为搅拌容积，ω为液体的转动速度，η为液体的粘度。
需要注意的是，上述方法是一个简化的计算方法，并不适用于所有情况。
搅拌器功率计算范文
搅拌器功率计算范文1.搅拌物理性能参数在计算搅拌器功率之前，首先需要获取搅拌物的一些物理性能参数，包括物料的密度和粘度。
这些参数将作为计算过程中的关键参考指标。
2.搅拌器叶片的类型和尺寸不同的搅拌任务需要不同类型和尺寸的搅拌器叶片。
搅拌器叶片的类型通常分为机械和气动两种。
叶片的尺寸包括直径、长度和叶片数量等。
这些参数将对功率的计算产生影响。
3.搅拌器的搅拌介质搅拌器的搅拌介质可以是液体、固体或气体。
根据不同的介质，搅拌器的功率计算方法也有所不同。
例如，对于液体介质，可以使用Reynolds数和动力学相似性原理进行计算；对于固体介质，则需要考虑搅拌介质的流动特性和材料的物理性质等。
4.搅拌器的载荷特性搅拌器通常需要承受一定的载荷，在功率计算中需要考虑载荷特性对功率的影响。
不同的载荷类型包括惯性载荷和阻力载荷等。
这些载荷将决定搅拌器所需的功率大小。
一般来说，搅拌器功率的计算可分为静态功率和动态功率两部分。
1.静态功率静态功率是指在搅拌过程中固定不变的功耗。
静态功率的计算可以根据叶片的类型和尺寸、介质的物理性能参数，以及搅拌器的载荷特性进行估算。
静态功率一般通过公式或图表来计算。
2.动态功率动态功率是指在搅拌过程中变化的功耗。
动态功率一般与搅拌过程中材料的物理性质、搅拌器的动态特性以及搅拌机构的效率等参数有关。
根据不同的搅拌条件和搅拌需求，可以采用不同的计算方法来估算动态功率。
需要注意的是，搅拌器功率计算是一个相对复杂的过程，涉及到多个参数和计算方法。
在实际计算中，应根据具体情况选择合适的计算方法，并进行适当的校正和修正。
此外，提供设备制造商的规格和技术参数也是进行功率计算的重要参考依据。
综上所述，搅拌器功率计算需要根据搅拌物性能参数、搅拌器叶片类型和尺寸、搅拌介质、载荷特性等多个方面进行综合考虑和计算。
准确的功率计算对于确保搅拌过程的高效和稳定至关重要。
搅拌器功率计算
搅拌器功率计算搅拌器功率分为运转功率和启动功率， 运转功率是指远转时桨叶克服液体的摩擦阻力所 消耗的功率；启动功率是指在启动时桨叶克服液体静止惯性所消耗的功率。
、 运转功率计算以平浆式为例：35P转 mn di式中：E m ---常数项；P 一 - 液体密度， kg/m 3 n --桨叶转速， r/min;d i --- - 桨叶直径，mm;根据对运转功率的进一步分析，得出如下结论：1、 采用倾斜桨叶，在改善结构和降低运转功率方面都是有宜的。
2、 在搅拌跟多液体时，应首先考虑增加桨叶数量，而不应增加桨叶长度。
上适当增加。
二、 惯性功率计算令 k=. 为常数项，则： 符号意义同上。
总功率令 b/ d i =a;b=a d i .则：p阻1.93b4dip阻1.93a5di搅拌器的总功率消耗 P W 为：P/=P转+ P 阻=(k)35n di3、 实际运转功率大于理论功率，这是因为还存在其它阻力，因此应在计算功率的基础4、 容器内壁粗糙时，运转的实际功率应比计算功率增加 10-30%。
5、 容器内有加热蛇管时，应增加 2 倍。
6、 容器内有挡板时，应增加2-3 倍。
3 n di以此式计算的功率值在1kw以上时误差叫小，小于1kw时则与实际功率有较大出入，将以用一下数值对功率作调整:()F W当负荷功率》1kw时，P实二当负荷功率》时，P 实二(1-4 ) F W当负荷功率w时， F 实=10F WF 实=(1-4 ) F W当负荷功率》时，（2-3）P转如果只对功率作粗略估算，P=电动机应选用防潮型、具有接触环的异步电动机，它具有较大的启动转矩，而一般的三相同步电动机是不适应的。
影响搅拌器功率的因素：1、搅拌器的几何参数及运转参数2、搅拌器的几何参数3、搅拌介质的物理参数搅拌器的设计几种搅拌罐的值搅拌罐装料量已知H/D比公称容积V g,操作时盛装物料的容积V g=V* nn—般取值物料在反应过程中要起泡沫或呈沸腾状态，装料系数取低脂约，物料反应平稳,可取，物料粘度大时，可取大值。
如何计算搅拌器轴功率
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功率准数Np
P0 N3 d5
是一个无因次数，定义为功率准数Np Np表征着机械搅拌所施于单位体积被搅拌液体的 外力与单位体积被搅拌的惯性力之比。
Np =
（P0/ ω ）/ V
ma /V
ω 线速度 m 液体质量
2019/1/17
a 加速度
V 液体体积
第三章 搅拌器轴功率计算
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各类搅拌器功率准数Np 与雷诺准数Rem的关系（1）
2019/1/17 第三章 搅拌器轴功率计算 20
解:
已 知 此 细 菌 醪 为 牛 顿 型 流 体 。 先 算 出 ReM ， 由 Np~ReM 图线查出 Np ，自 Np 算出 P0 ，再从修正的 Nd2 Michel式算出Pg。 =Re
m
ReM = （168÷60）×0.62×1020÷(1.96×10-3) = 5.25×105 ＞ 104 ，液体已呈湍流状态。 对于六弯叶涡轮桨，Np = 4.7 P0 = Np d5 N3 ρ P0 = 4.7×0.65×(168÷60)3×1020 = 81)y
P0 N3 d5
=Np 称 为 功 率 准 数
=Rem
称 为 搅 拌 情况 下 的 雷诺 准 数
Nd2
N2 d
g
=Fr m
x
称 为 搅 拌 情况 下 的 弗鲁 特 准 数
N p = K ( Re m )
2019/1/17
(F r m )
y
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
立式搅拌机功率计算方法详解
立式搅拌机功率计算方法详解立式搅拌机是化工、食品加工等行业常用的设备之一，其功率计算是使用者在选择设备、设计工艺时必不可少的环节。
本文将详细介绍立式搅拌机功率计算方法，帮助读者更好地理解和应用这一知识。
一、计算公式立式搅拌机功率的计算一般可采用下面的公式：\[ P = ρ * V * g * H \]其中，P为搅拌机功率；ρ为物料密度；V为搅拌物料的流量；g为重力加速度；H为搅拌机搅拌高度。
二、物料密度的确定在进行功率计算时，首先需要确定物料的密度。
物料的密度可以通过实验测定或参考相关文献获得。
不同物料的密度差异较大，因此正确确定物料密度对功率计算结果的准确性至关重要。
三、搅拌物料流量的测量搅拌物料的流量是功率计算中的关键参数之一。
在实际应用中，可以通过流量计等设备进行测量，也可以根据搅拌槽的设计参数估算出流量值。
确保流量数据的准确性对功率计算结果的可靠性起着决定性作用。
四、重力加速度的取值重力加速度g的取值通常为9.81m/s²，这是一个标准数值。
在功率计算中使用标准重力加速度可以简化计算过程，提高计算效率。
五、搅拌高度的确定搅拌高度H是指搅拌机搅拌时搅拌元件与搅拌物料间的垂直距离。
搅拌高度的大小对功率计算结果有着直接影响，因此在进行功率计算时需要准确确定搅拌高度的数值。
六、实例分析以某化工企业使用的立式搅拌机为例，其搅拌机功率计算公式为：\[ P = 800 * 5 * 9.81 * 2 = 78480W = 78.48KW \]根据给定的物料密度、流量、搅拌高度等参数，计算得出该搅拌机的功率为78.48KW。
这个数值将帮助企业确定设备的功率配置，以确保搅拌过程的高效、稳定进行。
七、总结立式搅拌机功率计算方法需要综合考虑物料密度、流量、重力加速度、搅拌高度等多个因素，通过正确应用公式计算得出准确的功率数值。
正确的功率计算可以帮助企业合理选择设备、设计工艺，提高生产效率，保障产品质量。
搅拌机功率计算公式
搅拌机功率计算公式搅拌机在很多工程和生产场景中都发挥着重要作用，要搞清楚它的功率计算，咱们得一步步来。
先来说说功率这个概念。
功率呀，简单理解就是干活儿的快慢。
就好比跑步，跑得快的功率就大，跑得慢的功率就小。
搅拌机的功率呢，也差不多是这个道理。
那搅拌机功率到底咋算呢？这得从几个关键因素说起。
首先就是搅拌物料的阻力。
想象一下，你在搅拌一堆特别黏稠的水泥，和搅拌一些比较稀的液体，那遇到的阻力能一样吗？肯定不一样！水泥阻力大，液体阻力小。
还有搅拌轴的转速。
转速快，功率一般就大；转速慢，功率相对就小。
这就好像骑自行车，你蹬得快，车跑得就快，消耗的力气也多；蹬得慢，车跑得慢，力气消耗也少。
另外，搅拌桨的形状和尺寸也有影响。
大桨叶搅拌起来费力，小桨叶就轻松些。
具体的计算公式是：功率 = 扭矩×角速度。
扭矩呢，就像是拧螺丝的劲儿，越大越费劲；角速度就是转得有多快。
给您讲个我曾经遇到的事儿。
有一次在一个建筑工地上，搅拌机突然出了故障，搅拌出来的混凝土不均匀。
工头急得直跺脚，找了好几拨维修师傅都没弄好。
最后我去看了看，发现是功率计算出了问题。
原来之前更换搅拌桨的时候，没考虑新桨叶的尺寸和形状对功率的影响，导致搅拌机在工作时“使不上劲儿”。
我仔细测量了搅拌桨的尺寸，重新计算了扭矩和角速度，调整了电机的功率配置。
经过一番折腾，这搅拌机终于又欢快地转起来了，工人们也能顺利施工，工头脸上终于露出了笑容。
在实际应用中，我们还得考虑一些额外的因素，比如传动效率。
就像接力赛跑，每一棒交接的时候都可能会有一点损耗，传动过程也一样。
而且不同类型的搅拌机，计算功率的方法可能会有细微差别。
比如强制式搅拌机和自落式搅拌机，它们的工作原理不同，功率计算也得区别对待。
总之，要准确计算搅拌机的功率，得综合考虑各种因素，不能马虎。
只有算对了功率，才能让搅拌机高效工作，不耽误事儿。
希望您以后在遇到搅拌机功率计算的问题时，能想起今天咱们聊的这些，顺顺利利解决问题！。
第四章2(搅拌器轴功率计算)
P02 Nd3 Pg =2.25 Qg0.08
0.39
×10-3
Pg = 2.25×10-3×(8.182×168×603÷14200000.08)0.39 = 6.61kW
2010-12-31
第三章 搅拌器轴功率计算
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2010-12-31 第三章 搅拌器轴功率计算 16
2010-12-31
第三章 搅拌器轴功率计算
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2010-12-31
第三章 搅拌器轴功率计算
18
修正的Michel经验式
2 3
P 0 Nd Pg =2.25 Qg
0.08
0.39 ×10
-3
N (r/min) , Qg (ml/min), d (cm), Pg,P0 (kW)
2010-12-31
第三章 搅拌器轴功率计算
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例题1
某细菌醪发酵罐： 罐直径 D=1.8m 圆盘六弯叶涡轮直径 d=0.60m，一只涡轮 罐内装四块挡板 搅拌器转速 168r/min 通气流率 Q=1.42m3 /min(已换算为罐内状态的流量) 罐压 P=1.5×105 Pa 醪液粘度μ=1.96×10-3 N.s/m2 3 醪液密度ρ=1020kg/m 要求计算 Pg
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比例尺寸 搅拌器型式 D/d 螺旋桨,螺距=d 3 2.5~6 螺旋桨,螺距=2d 平桨,d/b=5 六平叶涡轮式 六弯叶涡轮式 六箭叶涡轮式 3 2.5~6 3 2~7 2~7 2~7 2~7 HL/d 3 2~4 3 2~4 3 2~4 2~4 2~4 2~4 C/d 1 1 1 1 1 0.7~1.6 0.7~1.6 0.7~1.6 0.7~1.6 4 4 4 4 4 4 Z
搅拌器功率计算
搅拌器功率计算搅拌器功率分为运转功率和启动功率，运转功率是指远转时桨叶克服液体的摩擦阻力所消耗的功率；启动功率是指在启动时桨叶克服液体静止惯性所消耗的功率。
一、 运转功率计算 以平浆式为例：d n P i m53⨯⨯⨯=ρξ转式中：ξm --- 常数项；ρ----- 液体密度，kg/m 3; n----- 桨叶转速，r/min; d i ---- 桨叶直径，mm;根据对运转功率的进一步分析，得出如下结论：1、 采用倾斜桨叶，在改善结构和降低运转功率方面都是有宜的。
2、 在搅拌跟多液体时，应首先考虑增加桨叶数量，而不应增加桨叶长度。
3、 实际运转功率大于理论功率，这是因为还存在其它阻力，因此应在计算功率的基础上适当增加。
4、 容器内壁粗糙时，运转的实际功率应比计算功率增加10-30%。
5、 容器内有加热蛇管时，应增加2倍。
6、 容器内有挡板时，应增加2-3倍。
二、 惯性功率计算d n P i b 4393.1⨯⨯⨯=ρ阻令b/ d i =a;b=a d i .则： d n P i a 5393.1⨯⨯⨯=ρ阻令k=1.93a.为常数项，则： d n P i k 53⨯⨯⨯=ρ阻符号意义同上。
三、 总功率搅拌器的总功率消耗P W 为： P W =P转+P 阻=d n i m k 53)(⨯⨯⨯+ρξ以此式计算的功率值在1kw 以上时误差叫小，小于1kw 时则与实际功率有较大出入，将以用一下数值对功率作调整：当负荷功率≥1kw时，P实=（1.1-1.2）P W当负荷功率≥0.1kw时，P实=（1-4）P W当负荷功率≤0.1kw时，P实=10P W当负荷功率≥0.1kw时，P实=（1-4）P W如果只对功率作粗略估算，P W=（2-3）P转电动机应选用防潮型、具有接触环的异步电动机，它具有较大的启动转矩，而一般的三相同步电动机是不适应的。
搅拌器形式适应条件液体单位体积的平均搅拌功率的推荐值影响搅拌器功率的因素：1、 搅拌器的几何参数及运转参数2、 搅拌器的几何参数3、 搅拌介质的物理参数搅拌器的设计几种搅拌罐的H/D 值搅拌罐装料量 已知H/D 比公称容积V g ,操作时盛装物料的容积1、 装料系数ηV g =V*η η一般取值0.6-0.85.物料在反应过程中要起泡沫或呈沸腾状态，装料系数取低脂约0.6-0.7，物料反应平稳，可取0.8-0.85，物料粘度大时，可取大值。
搅拌机功率的计算
教学基本内容：介绍生物反应器设计特点与生物学基础；生物反应器中传质与传热问题；几种常见的生物反应器，通风发酵设备、嫌气发酵设备以及动植物细胞培养反应器；生物反应器的比拟放大。
7.1生物反应器设计特点与生物学基础7.2生物反应器中传质与传热问题7.3通风发酵设备7.4嫌气发酵设备与动植物细胞培养反应器7.5生物反应器的比拟放大授课重点：1. 生物反应器中传质与传热问题2. 搅拌转速和通气量对好氧发酵的影响3. 通风发酵设备中搅拌功率的计算4. 通风发酵设备的比拟放大难点：1. 生物反应器中传质与传热问题2．通风发酵设备的比拟放大本章主要教学要求：1. 了解生物反应器设计的基本特点。
2. 理解生物反应器中传质与传热的问题3. 了解搅拌转速和通气量对好氧发酵的影响4. 掌握通风发酵设备中搅拌功率的计算5. 掌握通风发酵设备的比拟放大生物反应器的概念提出：20世纪70年代，Atkinson提出了生化反应器(Biochemical reactors)一词，其含义除包括原有发酵罐外，还包括酶反应器、处理废水用反应器等。
期间，Ollis 提出了另一术语——生物反应器（Biological Reactor)。
生物反应器不仅包括传统的发酵罐、酶反应器，还包括采用固定化技术后的固定化酶或细胞反应器、动植物细胞培养用反应器和光合生化反应器等。
虽然生物反应器这一术语出现时间不长，但人们利用生物反应器进行有用物质生产却有着悠久的历史。
我们祖先酿制传统发酵食品时使用的容器就是最初的生物反应器。
20世纪40年代是生物反应器的开发、研制和应用获得迅速发展的阶段之一。
随后，由于一些著名生化工程学者的出色工作，极大地推动了生物反应器技术的发展，建立了常规生物反应器的比拟放大理论。
本章仅就几类主要生物反应器及其放大的基本原理做一介绍。
7.1生物反应器设计特点与生物学基础生物反应器的设计除与化工传递过程因素有关外，还与生物的生化反应机制、生理特性等因素有关。
生化工程第四章 通气与搅拌
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 四 章 通 气 与 搅 拌
液体的粘度对流动性质和气液传质有很大的 影响。随液体粘度上升传质系数 KL下降；同 时粘度高的液体湍流程度小，气泡的直径较 大，使比界面（内界面）面积a下降。考虑液 体粘度 μ 的影响的关系式为：
溶氧的保证可经由以上公式酌情获得，这是 通气控制的基础，由此迚一步确定搅拌情况。
生物工程专业课程
生 化 雷诺准数是惯性力与液体的粘滞力乊比。在 工 搅拌容器中，液体的代表速度 U = ND，以搅 程 拌器直径 D 代替 d，则搅拌雷诺准数为： 第 四 章 通 气 与 搅 拌
ReM
D N D
ND
2
生物工程专业课程 因为搅拌功率准数与搅拌雷诺准数乊间成函 生 化 数关系。在系列几何相似罐中做试验，在双 工 对数坐标上绘制出 Np～ReM 曲线簇。
第 度可由下式计算： 四 W 章 mb 0.4 D 通 W : 挡板宽度 气 与 D : 罐径 搅 mb : 挡板块数 拌
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 四 章 通 气 与 搅 拌
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 四 章 通 气 与 搅 拌
NP
单位体积液体所受外力 单位体积液体的惯性力
生物工程专业课程
生 一、搅拌器的型式及流型 化 工 程 对収酵液迚行搅拌的目的主要是：促迚氧气 第 的溶解；使代谢产物能及时排走； 四 章 对収酵而言，希望以径向液流为主，同时兼 通 顾轴向液流的翻动作用，各种不同形式的搅 气 拌器，其产生两种流向的侧重不同。 与 搅 拌
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 四 章 通 气 与 搅 拌
P0 / V ma / V
搅拌机功率的计算
教学基本内容：介绍生物反应器设计特点与生物学基础；生物反应器中传质与传热问题；几种常见的生物反应器，通风发酵设备、嫌气发酵设备以及动植物细胞培养反应器；生物反应器的比拟放大。
7.1生物反应器设计特点与生物学基础7.2生物反应器中传质与传热问题7.3通风发酵设备7.4嫌气发酵设备与动植物细胞培养反应器7.5生物反应器的比拟放大授课重点：1. 生物反应器中传质与传热问题2. 搅拌转速和通气量对好氧发酵的影响3. 通风发酵设备中搅拌功率的计算4. 通风发酵设备的比拟放大难点：1. 生物反应器中传质与传热问题2．通风发酵设备的比拟放大本章主要教学要求：1. 了解生物反应器设计的基本特点。
2. 理解生物反应器中传质与传热的问题3. 了解搅拌转速和通气量对好氧发酵的影响4. 掌握通风发酵设备中搅拌功率的计算5. 掌握通风发酵设备的比拟放大生物反应器的概念提出：20世纪70年代，Atkinson提出了生化反应器(Biochemical reactors)一词，其含义除包括原有发酵罐外，还包括酶反应器、处理废水用反应器等。
期间，Ollis 提出了另一术语——生物反应器（Biological Reactor)。
生物反应器不仅包括传统的发酵罐、酶反应器，还包括采用固定化技术后的固定化酶或细胞反应器、动植物细胞培养用反应器和光合生化反应器等。
虽然生物反应器这一术语出现时间不长，但人们利用生物反应器进行有用物质生产却有着悠久的历史。
我们祖先酿制传统发酵食品时使用的容器就是最初的生物反应器。
20世纪40年代是生物反应器的开发、研制和应用获得迅速发展的阶段之一。
随后，由于一些著名生化工程学者的出色工作，极大地推动了生物反应器技术的发展，建立了常规生物反应器的比拟放大理论。
本章仅就几类主要生物反应器及其放大的基本原理做一介绍。
7.1生物反应器设计特点与生物学基础生物反应器的设计除与化工传递过程因素有关外，还与生物的生化反应机制、生理特性等因素有关。
搅拌功率计算范文
搅拌功率计算范文搅拌功率是指搅拌过程中消耗的能量，它是搅拌设备的一个重要参数。
搅拌功率的大小直接影响着搅拌设备的选型和设计，也决定了搅拌过程中的能耗和效率。
搅拌功率的计算可以分为静态功率和动态功率两种情况。
1.静态功率的计算：静态功率是指在搅拌过程中，当液体不流动时所需的功率。
可以通过以下公式进行计算：Ps=ρ*N³*D⁵其中，Ps为静态功率（W），ρ为液体的密度（kg/m³），N为搅拌器的转速（r/s），D为搅拌器的直径（m）。
2.动态功率的计算：动态功率是指在搅拌过程中，当液体流动时所需的功率。
可以通过以下公式进行计算：Pd=Ps*(1+3*Vr+3*Vr²)*(1+0.003*Re)其中，Pd为动态功率（W），Ps为静态功率（W），Vr为雷诺数（Reynolds number），Re为雷诺数。
雷诺数是一个无量纲数，用来描述流体流动的状态和过程。
可以通过以下公式进行计算：Re=ρ*N*D²/µ其中，Re为雷诺数，ρ为液体的密度（kg/m³），N为搅拌器的转速（r/s），D为搅拌器的直径（m），µ为液体的动力黏度（Pa·s）。
需要注意的是，搅拌功率计算的公式仅适用于液体的搅拌过程。
对于其他形态的物料，如粉末、颗粒等，搅拌功率的计算方法会有所不同。
此外，搅拌功率的计算还需要考虑其他因素，如搅拌器的形状、液体的粘度、搅拌器与容器的间隙等。
因此，在实际应用中，需要根据具体的工艺和设备参数进行修正和调整。
搅拌功率的计算对于设备的选型和设计非常重要。
合理的搅拌功率能够提高搅拌效果，减少能耗，提高生产效率。
因此，在进行搅拌设备选型和设计时，需要详细考虑搅拌功率的计算并根据实际情况进行优化。
同时，也需要根据实际生产中的要求对搅拌功率进行监测和调整，以保证搅拌过程的稳定性和效果。
生化工程3 机械搅拌轴功率计算
D-6 or Rushton Impeller
Favorable Applications: Good cost effective impeller for low concentrations of immiscible liquid or gas. Two very strong trailing vortices are shed from each blade. These areas of high shear are responsible for breaking the larger droplets to smaller droplets. Maximum aeration numbers should be limited to 0.1.
Radial-Flow Impellers
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
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
搅拌目的
R500
Recommended for: High-shear applications with elements that are difficult to disperse Provides the highest shear of all LIGHTNIN impeller designs Excellent for high-shear, solid-liquid and liquidliquid applications Typically used with difficult-to-dispense pigments
生化工程考试大纲及详细解释
绪论1、重点1) 生化工程的定义（识记）将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发，成为可供工业生产的工艺过程，常称为生化工程2 )生化工程的研究内容（识记）１、培养基灭菌、空气除菌、通气搅拌、反应器及比拟放大２、微生物的连续培养３、生物反应动力学４、固定化酶技术及应用2、次重点生化工程的发展历程（识记）生化工程学诞生于上世纪40年代。
早期的发酵工业只有较少种类的产品，其中厌氧发酵产品居多。
如酒类、乳酸。
厌氧发酵由于不大量供应氧气，染杂菌导致生产失败的机会较少，故而深层液体厌氧发酵早就具有相当大的规模。
那时只有少数的好氧发酵产品采用了深层液体发酵生产法，如面包酵母，醋酸。
前者因为酵母的比生长速率较高，后者因为醋酸的生成导致发酵液中pH降低，不易污染杂菌。
40年代前期，正好是第二次世界大战期间，战场上有成千上万的伤员需要救治，急需药物（非磺胺类）防止伤口感染。
早在1928年英国的学者Fleming发现了青霉素，1940年分离出纯品，1941～1942年在临床上应用，证明有非常好的疗效，这时急待将青霉素投入工业化生产。
第二章培养基灭菌和空气除菌1、重点1）微生物的热死灭动力学（应用）2）空气过滤设计（应用）2、次重点1）分批灭菌的设计（应用）分批灭菌：就是将配制好的培养基放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程，通常也称为实罐灭菌。
2）连续灭菌反应器的流体流动模型（理解）3）连续灭菌设计（应用）连续灭菌：培养基在发酵罐外经过一套连续灭菌设备，以比分批灭菌高的温度和较短的时间进行快速连续加热灭菌，并快速冷却，再立即输入预先经过空罐灭菌后的发酵罐中3 、一般1）空气除菌方法（理解）(加热灭菌,辐射灭菌,化学灭菌,静电除尘,介质过滤)2）典型空气除菌流程（识记）(高空采风—空压机—贮罐—冷却器—总过滤器—分过滤器—净化空气—进罐)(北方) (湿度大时,应该在冷却器后加上油水分离器和除雾器)3）新型过滤器（理解）(聚乙烯醇过滤器,折式过滤除菌器,高效烧结金属过滤器,绝对过滤器)第三章氧的供需1、重点（1）概念：比耗氧速率:单位质量的细胞（干重）在单位时间内消耗氧的量。
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2010-12-31
第三章 搅拌器轴功率计算
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功率准数Np
P ρ N
0
3
d
5
是一个无因次数，定义为功率准数Np Np表征着机械搅拌所施于单位体积被搅拌液体的 外力与单位体积被搅拌的惯性力之比。
N p=
（ P 0/ω ） / V
m a /V
ω 线速度 m 液体质量
2010-1
P0= Φ（N , d, ρ, µ, g） P0:不通气时搅拌器输入液体的功率； N :搅拌转速； d：涡轮直径； ρ：液体密度； µ：液体粘度； g：重力加速度
2010-12-31 第三章 搅拌器轴功率计算 3
通过因次分析及实验证实，对牛顿型流体而言， 可得到下列准数：
P0 ρ N 3d 5 = K ( N d 2ρ µ )
第三章 搅拌器轴功率计算
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单只涡轮在不通气条件下搅拌轴功率P0（2） 对于一般发酵罐，D/d≠3，HL/d ≠3 实际搅拌轴功率:P0*=f×P0 校正系数 f=1/3[(D/d)(HL/d)]1/2
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第三章 搅拌器轴功率计算
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（二）多只涡轮在不通气条件下搅拌轴 功率Pm的计算
Pg估算式： Na ≤0.035时，Pg/P0=1-12.6Na
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Na≥ 0.035时，Pg/P0=0.62-1.85Na
第三章 搅拌器轴功率计算
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Michel经验式
P02 Nd3 Pg =C Qg0.56 0.45
当d/D=1/3时,C=0.157 d/D=2/3时,C=0.113 d/D=1/2时,C=0.101 N (r/min) , Qg (m3/min), d (m), Pg,P0 (kW)
（二）搅拌流型
1、垂直螺旋桨 搅拌器的搅拌 流型
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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
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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 输入搅拌液体的功率（轴功率）： 转速旋转时，用以克服介质的阻力所需用的功率。
挡板 B/D 无 0.1 无 0.1 0.1 无 0.1 0.1 0.1
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第三章 搅拌器轴功率计算
单只涡轮在不通气条件下搅拌轴功率P0（1）
P0==Np×N3 ×d5 ×ρ(W)
d:搅拌器直径(m) ；N:搅拌器的转速 (r/s) ρ:液体密度 (kg/m3)；Np:功率准数
液体处于湍流状态： 液体处于湍流状态： （1）圆盘六平直叶涡轮 Np≈6 （2）圆盘六弯叶涡轮 Np≈4.7 （3）圆盘六箭叶涡轮 Np≈3.7
x
(
N 2d g
)y
P ρ N
2
0
3
d
ρ
5
= N
= R e
p
称 为 功 率 准数
称 为 搅 拌 情况 下 的 雷诺 准 数
N d
µ
N
g
2
d
= F r
x y
称 为 搅 拌 情况 下 的 弗鲁 特 准 数
m
N p = K ( R e m)
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(F r m)
第三章 搅拌器轴功率计算
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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）； ρ：液体密度（公斤/米3）； µ：液体粘度（牛.秒/米2)； g：重力加速度
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比例尺寸 搅拌器型式 D/d 螺旋桨,螺距=d 3 2.5~6 螺旋桨,螺距=2d 平桨,d/b=5 六平叶涡轮式 六弯叶涡轮式 六箭叶涡轮式 3 2.5~6 3 2~7 2~7 2~7 2~7 HL/d 3 2~4 3 2~4 3 2~4 2~4 2~4 2~4 C/d 1 1 1 1 1 0.7~1.6 0.7~1.6 0.7~1.6 0.7~1.6 4 4 4 4 4 4 Z
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各类搅拌器功率准数N 与雷诺准数Re 的关系（ ） 各类搅拌器功率准数 p 与雷诺准数 m的关系（1）
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第三章 搅拌器轴功率计算
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各类搅拌器功率准数N 与雷诺准数Re 的关系（ ） 各类搅拌器功率准数 p 与雷诺准数 m的关系（2）
曲线 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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解:
已 知 此 细 菌 醪 为 牛 顿 型 流 体 。 先 算 出 ReM ， 由 Np~ReM 图线查出Np，自Np算出P0 ，再从修正的 N d 2ρ Michel式算出Pg。 = R e
µ
ReM = （168÷60）×0.62×1020÷(1.96×10-3) = 5.25×105 ＞ 104 ，液体已呈湍流状态。 对于六弯叶涡轮桨，Np = 4.7 P0 = Np d5 N3 ρ P0 = 4.7×0.65×(168÷60)3×1020 = 8183(w) = 8.18 kW
估算式
Pm=P0[1+0.6(m-1)]=P0(0.4+0.6m) m:涡轮个数
经验计算式
两只涡轮P2=P1×20.86[(1+s/d)(1-s/(HL0.9d))]0.3 三只涡轮P2=P1×30.86[(1+s/d)(1-(s/(HL0.9d))×log4.5/log3)]0.3
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第三章 搅拌器轴功率计算
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例题1
某细菌醪发酵罐： 罐直径 D=1.8m 圆盘六弯叶涡轮直径 d=0.60m，一只涡轮 罐内装四块挡板 搅拌器转速 168r/min 通气流率 Q=1.42m3 /min(已换算为罐内状态的流量) 罐压 P=1.5×105 Pa 醪液粘度μ=1.96×10-3 N.s/m2 3 醪液密度ρ=1020kg/m 要求计算 Pg
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P02 Nd3 Pg =2.25 Qg0.08
0.39
×10-3
Pg = 2.25×10-3×(8.182×168×603÷14200000.08)0.39 = 6.61kW
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第三章 搅拌器轴功率计算
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（三）通气液体机械搅拌轴功率Pg的计算
通气准数Na，它表示发酵罐内空气的表观流速与搅 拌器叶端速度之比，在数学上可表示为：
Qg /d2 Na= Nd = Nd3 Qg
式 中 Q g — — 工 况 通 气 量 ， m 3 · S -1 d — —搅 拌 器 直 径 ， m N —— 搅 拌 器 旋 转 转 速 S -1
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第三章 搅拌器轴功率计算
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第三章 搅拌器轴功率计算
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修正的Michel经验式
2 3
P 0 Nd Pg =2.25 Qg
0.08
0.39 ×10
-3
N (r/min) , Qg (ml/min), d (cm), Pg,P0 (kW)
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第三章 搅拌器轴功率计算
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y
在全挡板条件下，y=0 全挡板条件：在搅拌发酵罐中增加挡板或 全挡板条件 其他附件时，搅拌功率不增加，而旋涡基 本消失。 满足全挡板条件的挡板数及挡板宽度可由 下式计算： （B/D）·Z= 0.4 B：挡板宽度 Z：挡板数
2010-12-31 第三章 搅拌器轴功率计算 6
X
当ReM＜10，x=-1，液体处于滞流状态， P=KN2d3µ 当ReM ＞ 104，x=0，液体处于湍流状态， P=KN3d5ρ 在一般情况下，搅拌器大多在湍流状态下操 作。对非牛顿型流体来说，当ReM ＞ 300， 液体已呈湍流状态。
2010-12-31 第三章 搅拌器轴功率计算 7
不同搅拌器的K值