静态混合器如何选型
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d h cu
（2.0.3-1）
Re
(2.0.3-2)
水力直径(dh)定义为混合单元空隙体积的 4 倍与润湿表面积（混合单元和管壁面 积）之比：
d h 4 D 2 L A 4
2A DL
(2.0.3-3)
式中
ΔP——单位长度静态混合器压力降，Pa； f——摩擦系数； ρc——工作条件下连续相流体密度，kg/m3； u——混合流体流速（以空管内径计） ，m/s； ε——静态混合器空隙率，ε=1—Aδ dh——水力直径，m； Reε——雷诺数； μ——工作条件下连续相粘度，Pa·s； L——静态混合器长度，m； ΔA——混合单元总单面面积，m2； A——SV 型，每 m2 体积中的混合单元单面面积，m2/m3 dh A mm m2/m3 2.3 700 3.5 475 5 350 7 260 15 125 20 90
150＜Reε≤2400
SV-5～15/D Reε≤150 f＝150/Reε
SL 型 Reε≤10 f＝156/Reε
10＜Reε≤100 f＝ 57.7Reε-0.568
100＜Reε≤3000
范
围
关系式
— —
关系式
关系式
f＝ 14.1Reε-0.329
f＝ 10.3Reε-0.351
Reε＞150 f≈1.0
2 D 3600 4
V1 V2
111.4 32.95 0.817 m / s 0.785 0.25 2 3600
2.0.3 静态混合器的压力降计算公式 对于系统压力较高的工艺过程，静态混合器产生的压力降相对比较小，对工艺压 力不会产生大的影响。但对系统压力较低的工艺过程，设置静态混合器后要进行压力降 计算，以适应工艺要求。 2.0.3.1 SV 型、SX 型、SL 型压力降计算公式：
P f
c 2 L u dh 2 2
3 应用实例试算
3.0.1 SV 型用于液-液混合例题 某炼油厂油品混合：原料油流量 111.4m3/h ，密度 897.6kg/m3 ， 100℃时粘度 28.3mPa·s（28.3×10-3Pa·s)，输送压力 1.86MPa（表） ，输送管径 200mm，工作温度 230℃，回炼油流量 32.95m3/h，100℃时粘度 5.35mPa·s，输送压力 1.86MPa（表） 输送管径 100mm ，工作温度 350℃。两股油品要求混合均匀，静态混合器压力降 ≤0.05MPa，需初选静态混合器规格、型号、长度和计算压力降。 解： （1）根据表 1.0.2—1，两股油品粘度＜102mPa·s，选择 SV 型较合适。 （2） 根据表 6.0.1—1， 当总体积流量 144.35m3/h， 选择静态混合器管径为 250mm。 流体速度 u
—
注： ①五种类型的静态混合器是按行业标准《静态混合器》 （JB/T7660 一 95）的规定来分类和选型。 ②dh—单元水力直径，mm。 ③比较条件是相同介质、长度（混合设备） 、规格相同或相近，不考虑压力降的情况下，流速取 0.15m/s～0.6m/s 时与空管比较的强化倍数。 ④18.6 倍是指 dh≥5 时的ΔP，23.5 倍是指 dh＜5 时的ΔP。
摩擦系数（f）雷诺数（ReD）的关系式见表 2.0.3-2 和图 2.0.3 所示。关系式的压力降 计算值允许偏差±30％，适用于液-液、液-气、液-固混合。
SV 型、SX 型、SL 型静态混合器 f 与 Reε关系式
混合器类型 层 流 区 过 渡 流 区 湍 流 区 完 全 湍 流 区 范 围 范 围 范 围 23＜Reε≤150 f＝ 23.1Reε-0.428
δ——混合单元材料厚度，m，一般δ= 0.0002m； D——管内径，m。 摩擦系数（f）与雷诺数（Re）的关系式见表 2.0.3-1 和图 2.0.3 所示。 2.0.3.2 SH 型、SK 型压力降计算公式
P f
c 2 u L D 2
(2.0.3-4) (2.0.3-5)
Re D D c u
静态混合器如何选型
1 应用范围和类型
1.0.1 应用范围 静态混合器应用于液-液、液-气、液-固、气-气的混合、乳化、中和、吸收、萃取 反应和强化传热等工艺过程，可以在很宽的流体粘度范围（约 106mPa·s）以内，在不 同的流型（层流、过渡流、湍流、完全湍流）状态下应用，既可间歇操作，也可连续操 作，且容易直接放大。以下分类简述。 1.0.1.1 液-液混合：从层流至湍流或粘度比大到 1：106mPa·s 的流体都能达到良好
注①
。
2.0.2.1
湍流条件下，混合效果与混合器长度无关，也就是在给定混合器长度后再
增加长度，其混合效果不会有明显的变化。推荐长度与管径之比 L/D＝7～10（SK 型 混合长度相当于 L/D＝10～15） 。 2.0.2.2 2.0.2.3 30。 2.0.2.4 对于既要混合均匀，又要尽快分层的萃取过程，在控制流型情况下，混 过渡流条件下，推荐长度与管径之比 L/D＝10～15。 层流条件下， 混合效果与混合器长度有关， 一般推荐长度为 L/D＝10～
合器长度取 L/D＝7～10。 2.0.2.5 流体的连续相与分散相的体积百分比和粘度比关系，如果相差悬殊，混合
效果与混合器长度有关，一般取上述推荐长度的上限（大值） 。 2.0.2.6 对于乳化、传质、传热的过程，混合器长度应根据工艺要求另行确定。
注：①以上所列混合效果与混合器长度的关系是指液-液、液-气、液-固混合过程的数据，对于气气混合过程，其混合比较容易，在完全湍流情况下 L/D＝2～5 即可。
颗粒 V颗粒 d 2 g 1 18 液体
(2.0.1)
式中 V 颗粒——沉降速度，m/s； d——颗粒最大直径，m； ρ颗粒、ρ液体——操作工况条件下，颗粒、液体的密度，kg/m“； μ——操作工况条件下的液体动力粘度，mPa·s； g——重力加速度，9.81m/s2。 2.0.2 静态混合器混合效果与长度的关系 静态混合器长度的确定：一是由工艺本身的要求，二是通过基础实验和实际应用 经验来确定
比，与混合单元水力直径成反比。对不同规格 SV 型静态混合器测试，关联成以下经验 计算公式：
P 0.0502 u c
1.5339
L dh
(2.0.3-6)
式中 ΔP——单位长度静态混合器压力降，Pa； u——混合气工作条件下流速，m/s; ρc——工作条件下混合气密度，kg/m3； L——静态混合器长度，m； dh——水力直径，mm。
适用介质情况（粘 清洁流体 度 mPa·s） 压力降比较 （△P 倍数） 层流状态压力降 （△P 倍数） 完全湍流压力降 （△P 倍数） 18.6~23.5 （注④）
≤102
≤102
—
Psk 7 ~ 8倍 P空管
11.6 1.85 8.14 1 —
2.43~4.47
11.1
2.07
8.66
1
f＝ 22.3Reε-0.194
f＝ 10.8Reε-0.205
Reε＞2400 f≈1.09
Reε＞2400 f≈0.702
— —
Reε＞2000 f≈5.11
Reε＞3000 f≈2.10
关系式
SL 型、SK 型静态混合器 f 与 ReD 关系式
混合器类型 层流区 过渡流 区 范 围
表 2.0.3-2 SK 型 ReD≤23 f＝430/ReD 23＜Reε≤300 f＝87.2ReD-0.491 300＜ReD≤11000 f＝17.0ReD-0.205 ReD＞11000 f≈2.53
150＜Reε≤2400
表 2.0.3-1 SX 型 Reε≤13 f＝235/Reε
13＜Reε≤70 f＝ 74.7Reε-0.476
70＜Reε≤2000
SV-2.5/D Reε≤23 f＝139/Reε
SV-3.5/D Reε≤23 f＝139/Reε
23＜Reε≤150 f＝ 43.7Reε-0.631
流或湍流条件下工作，流体流速控制在 0.3～0.8m/过程，适宜于
湍流条件下工作，流体流速控制在 0.8～1.2m/s。 2.1.1.4 对于气-气、 液-气的混合、 萃取吸收、 强化传热过程， 控制气体流速在 1.2～
14 m/s 的完全湍流条件下工作。 2.0.1.5 对于液-固混合、萃取，适宜于湍流条件下工作，设计选型时，原则上取液体流 速大于固体最大颗粒在液体中的沉降速度。固体颗粒在液体中的沉降速度用斯托克斯 （Stokes）定律来计算：
2 主要技术参数的确定
2.0.1 流型选择 根据流体物性、混合要求来确定流体流型。流型受表观的空管内径流速控制。 2.0.1.1 对于中、高粘度流体的混合、传热、慢化学反应，适宜于层流条件操作，
流体流速控制在 0.1～0.3 m/s。 2.0.1.2 对于低、中粘度流体的混合、萃取、中和、传热、中速反应，适宜于过渡
SL
SH
五类静态混合器产品性能比较表 内 容 SV 型
8.7~15.2
表 1.0.2-2 SH 型
4.7~11.9 清洁流体
SX 型
6.0~14.3 可伴杂质的 流体≤104
SL 型
2.1~6.9 可伴杂质的 流体≤106
SK 型
26~7.5 可伴杂质的 流体≤106
空管
1
分散、 混合效果 （注
③
） （强化倍数）
体冷却或冷气体加热，气体的给热系数提高 8 倍；对于粘性流体加热提高 5 倍；对于 大量不凝性气体存在下的冷凝提高到 8.5 倍；对于高分子熔融体可以减少管截面上熔 融体的温度和粘度梯度。 1.0.2 静态混合器类型和结构 1.0.2.1 本规定以 SV 型、SX 型、SL 型、SH 型和 SK 型（注 ）五种类型的静态混
五类静态混合器产品用途表
型 号 产 品 用 途
表 1.0.2-1
适用于粘度≤102mPa·s 的液-液、液-气、气-气的混合、乳化、反应、吸收、萃取强化传热 SV 过程 dh（注）≤3.5，适用于清洁介质 dh≥5，应用介质可伴有少量非粘结性杂质 SX 适用于粘度≤104mPa·s 的中高粘液-液混合，反应吸收过程或生产高聚物流体的混合，反应 过程，处理量较大时使用效果更佳 适用于化工、石油、油脂等行业，粘度≤106mPa·s 或伴有高聚物流体的混合，同时进行传 热、混合和传热反应的热交换器，加热或冷却粘性产品等单元操作 适用于精细化工、塑料、合成纤维、矿冶等部门的混合、乳化、配色、注塑纺丝、传热等 过程。对流量小、混合要求高的中、高粘度（≤104mPa·s）的清洁介质尤为适合 适用于化工、 石油、 炼油、 精细化工、 塑料挤出、 环保、 矿冶等部门的中、 高粘度 （≤106mPa·s） SK 流体或液-固混合、反应、萃取吸收、塑料配色、挤出、传热等过程。对小流量并伴有杂质 的粘性介质尤为适用
混合，分散液滴最小直径可达到 1～2μm，且大小分布均匀。 1.0.1.2 液-气混合：液-气两相组份可以造成相界面的连续更新和充分接触，从而
可以代替鼓泡塔或部分筛板塔。 1.0.1.3 液-固混合：少量固体颗粒或粉未（固体占液体体积的 5％左右）与液体在
湍流条件下，强制固体颗粒或粉未充分分散，达到液体的萃取或脱色作用。 1.0.1.4 1.0.1.5 气-气混合：冷、热气体掺混，不同组份气体的混合。 强化传热：静态混合器的给热系数与空管相比，对于给热系数很小的热气
①
合器系列产品为例编制。 1.0.2.2 由于混合单元内件结构各有不同，应用场合和效果亦各有差异，选用时应
根据不同应用场合和技术要求进行选择。 1.0.2.3 五种类型静态混合器产品用途和性能比较见表 1.0.2-1 和表 1.0.2-2，结构
示意图见图 1.0.2。静态混合器由外壳、混合单元内件和连接法兰三部分组成。
SH 型 ReD≤30 f＝3500/ReD 30＜Reε≤320 f＝646ReD-0.503 ReD＞320 f＝80.1ReD-0.141
— —
关系式 范 围
关系式 范 围
湍流区 完全湍 流区
关系式 范 围
关系式
2.0.3.3
气-气混合压力降计算公式
气-气混合一般均采用 SV 型静态混合器，其压力降与静态混合器长度和流速成正
（2.0.3-1）
Re
(2.0.3-2)
水力直径(dh)定义为混合单元空隙体积的 4 倍与润湿表面积（混合单元和管壁面 积）之比：
d h 4 D 2 L A 4
2A DL
(2.0.3-3)
式中
ΔP——单位长度静态混合器压力降，Pa； f——摩擦系数； ρc——工作条件下连续相流体密度，kg/m3； u——混合流体流速（以空管内径计） ，m/s； ε——静态混合器空隙率，ε=1—Aδ dh——水力直径，m； Reε——雷诺数； μ——工作条件下连续相粘度，Pa·s； L——静态混合器长度，m； ΔA——混合单元总单面面积，m2； A——SV 型，每 m2 体积中的混合单元单面面积，m2/m3 dh A mm m2/m3 2.3 700 3.5 475 5 350 7 260 15 125 20 90
150＜Reε≤2400
SV-5～15/D Reε≤150 f＝150/Reε
SL 型 Reε≤10 f＝156/Reε
10＜Reε≤100 f＝ 57.7Reε-0.568
100＜Reε≤3000
范
围
关系式
— —
关系式
关系式
f＝ 14.1Reε-0.329
f＝ 10.3Reε-0.351
Reε＞150 f≈1.0
2 D 3600 4
V1 V2
111.4 32.95 0.817 m / s 0.785 0.25 2 3600
2.0.3 静态混合器的压力降计算公式 对于系统压力较高的工艺过程，静态混合器产生的压力降相对比较小，对工艺压 力不会产生大的影响。但对系统压力较低的工艺过程，设置静态混合器后要进行压力降 计算，以适应工艺要求。 2.0.3.1 SV 型、SX 型、SL 型压力降计算公式：
P f
c 2 L u dh 2 2
3 应用实例试算
3.0.1 SV 型用于液-液混合例题 某炼油厂油品混合：原料油流量 111.4m3/h ，密度 897.6kg/m3 ， 100℃时粘度 28.3mPa·s（28.3×10-3Pa·s)，输送压力 1.86MPa（表） ，输送管径 200mm，工作温度 230℃，回炼油流量 32.95m3/h，100℃时粘度 5.35mPa·s，输送压力 1.86MPa（表） 输送管径 100mm ，工作温度 350℃。两股油品要求混合均匀，静态混合器压力降 ≤0.05MPa，需初选静态混合器规格、型号、长度和计算压力降。 解： （1）根据表 1.0.2—1，两股油品粘度＜102mPa·s，选择 SV 型较合适。 （2） 根据表 6.0.1—1， 当总体积流量 144.35m3/h， 选择静态混合器管径为 250mm。 流体速度 u
—
注： ①五种类型的静态混合器是按行业标准《静态混合器》 （JB/T7660 一 95）的规定来分类和选型。 ②dh—单元水力直径，mm。 ③比较条件是相同介质、长度（混合设备） 、规格相同或相近，不考虑压力降的情况下，流速取 0.15m/s～0.6m/s 时与空管比较的强化倍数。 ④18.6 倍是指 dh≥5 时的ΔP，23.5 倍是指 dh＜5 时的ΔP。
摩擦系数（f）雷诺数（ReD）的关系式见表 2.0.3-2 和图 2.0.3 所示。关系式的压力降 计算值允许偏差±30％，适用于液-液、液-气、液-固混合。
SV 型、SX 型、SL 型静态混合器 f 与 Reε关系式
混合器类型 层 流 区 过 渡 流 区 湍 流 区 完 全 湍 流 区 范 围 范 围 范 围 23＜Reε≤150 f＝ 23.1Reε-0.428
δ——混合单元材料厚度，m，一般δ= 0.0002m； D——管内径，m。 摩擦系数（f）与雷诺数（Re）的关系式见表 2.0.3-1 和图 2.0.3 所示。 2.0.3.2 SH 型、SK 型压力降计算公式
P f
c 2 u L D 2
(2.0.3-4) (2.0.3-5)
Re D D c u
静态混合器如何选型
1 应用范围和类型
1.0.1 应用范围 静态混合器应用于液-液、液-气、液-固、气-气的混合、乳化、中和、吸收、萃取 反应和强化传热等工艺过程，可以在很宽的流体粘度范围（约 106mPa·s）以内，在不 同的流型（层流、过渡流、湍流、完全湍流）状态下应用，既可间歇操作，也可连续操 作，且容易直接放大。以下分类简述。 1.0.1.1 液-液混合：从层流至湍流或粘度比大到 1：106mPa·s 的流体都能达到良好
注①
。
2.0.2.1
湍流条件下，混合效果与混合器长度无关，也就是在给定混合器长度后再
增加长度，其混合效果不会有明显的变化。推荐长度与管径之比 L/D＝7～10（SK 型 混合长度相当于 L/D＝10～15） 。 2.0.2.2 2.0.2.3 30。 2.0.2.4 对于既要混合均匀，又要尽快分层的萃取过程，在控制流型情况下，混 过渡流条件下，推荐长度与管径之比 L/D＝10～15。 层流条件下， 混合效果与混合器长度有关， 一般推荐长度为 L/D＝10～
合器长度取 L/D＝7～10。 2.0.2.5 流体的连续相与分散相的体积百分比和粘度比关系，如果相差悬殊，混合
效果与混合器长度有关，一般取上述推荐长度的上限（大值） 。 2.0.2.6 对于乳化、传质、传热的过程，混合器长度应根据工艺要求另行确定。
注：①以上所列混合效果与混合器长度的关系是指液-液、液-气、液-固混合过程的数据，对于气气混合过程，其混合比较容易，在完全湍流情况下 L/D＝2～5 即可。
颗粒 V颗粒 d 2 g 1 18 液体
(2.0.1)
式中 V 颗粒——沉降速度，m/s； d——颗粒最大直径，m； ρ颗粒、ρ液体——操作工况条件下，颗粒、液体的密度，kg/m“； μ——操作工况条件下的液体动力粘度，mPa·s； g——重力加速度，9.81m/s2。 2.0.2 静态混合器混合效果与长度的关系 静态混合器长度的确定：一是由工艺本身的要求，二是通过基础实验和实际应用 经验来确定
比，与混合单元水力直径成反比。对不同规格 SV 型静态混合器测试，关联成以下经验 计算公式：
P 0.0502 u c
1.5339
L dh
(2.0.3-6)
式中 ΔP——单位长度静态混合器压力降，Pa； u——混合气工作条件下流速，m/s; ρc——工作条件下混合气密度，kg/m3； L——静态混合器长度，m； dh——水力直径，mm。
适用介质情况（粘 清洁流体 度 mPa·s） 压力降比较 （△P 倍数） 层流状态压力降 （△P 倍数） 完全湍流压力降 （△P 倍数） 18.6~23.5 （注④）
≤102
≤102
—
Psk 7 ~ 8倍 P空管
11.6 1.85 8.14 1 —
2.43~4.47
11.1
2.07
8.66
1
f＝ 22.3Reε-0.194
f＝ 10.8Reε-0.205
Reε＞2400 f≈1.09
Reε＞2400 f≈0.702
— —
Reε＞2000 f≈5.11
Reε＞3000 f≈2.10
关系式
SL 型、SK 型静态混合器 f 与 ReD 关系式
混合器类型 层流区 过渡流 区 范 围
表 2.0.3-2 SK 型 ReD≤23 f＝430/ReD 23＜Reε≤300 f＝87.2ReD-0.491 300＜ReD≤11000 f＝17.0ReD-0.205 ReD＞11000 f≈2.53
150＜Reε≤2400
表 2.0.3-1 SX 型 Reε≤13 f＝235/Reε
13＜Reε≤70 f＝ 74.7Reε-0.476
70＜Reε≤2000
SV-2.5/D Reε≤23 f＝139/Reε
SV-3.5/D Reε≤23 f＝139/Reε
23＜Reε≤150 f＝ 43.7Reε-0.631
流或湍流条件下工作，流体流速控制在 0.3～0.8m/过程，适宜于
湍流条件下工作，流体流速控制在 0.8～1.2m/s。 2.1.1.4 对于气-气、 液-气的混合、 萃取吸收、 强化传热过程， 控制气体流速在 1.2～
14 m/s 的完全湍流条件下工作。 2.0.1.5 对于液-固混合、萃取，适宜于湍流条件下工作，设计选型时，原则上取液体流 速大于固体最大颗粒在液体中的沉降速度。固体颗粒在液体中的沉降速度用斯托克斯 （Stokes）定律来计算：
2 主要技术参数的确定
2.0.1 流型选择 根据流体物性、混合要求来确定流体流型。流型受表观的空管内径流速控制。 2.0.1.1 对于中、高粘度流体的混合、传热、慢化学反应，适宜于层流条件操作，
流体流速控制在 0.1～0.3 m/s。 2.0.1.2 对于低、中粘度流体的混合、萃取、中和、传热、中速反应，适宜于过渡
SL
SH
五类静态混合器产品性能比较表 内 容 SV 型
8.7~15.2
表 1.0.2-2 SH 型
4.7~11.9 清洁流体
SX 型
6.0~14.3 可伴杂质的 流体≤104
SL 型
2.1~6.9 可伴杂质的 流体≤106
SK 型
26~7.5 可伴杂质的 流体≤106
空管
1
分散、 混合效果 （注
③
） （强化倍数）
体冷却或冷气体加热，气体的给热系数提高 8 倍；对于粘性流体加热提高 5 倍；对于 大量不凝性气体存在下的冷凝提高到 8.5 倍；对于高分子熔融体可以减少管截面上熔 融体的温度和粘度梯度。 1.0.2 静态混合器类型和结构 1.0.2.1 本规定以 SV 型、SX 型、SL 型、SH 型和 SK 型（注 ）五种类型的静态混
五类静态混合器产品用途表
型 号 产 品 用 途
表 1.0.2-1
适用于粘度≤102mPa·s 的液-液、液-气、气-气的混合、乳化、反应、吸收、萃取强化传热 SV 过程 dh（注）≤3.5，适用于清洁介质 dh≥5，应用介质可伴有少量非粘结性杂质 SX 适用于粘度≤104mPa·s 的中高粘液-液混合，反应吸收过程或生产高聚物流体的混合，反应 过程，处理量较大时使用效果更佳 适用于化工、石油、油脂等行业，粘度≤106mPa·s 或伴有高聚物流体的混合，同时进行传 热、混合和传热反应的热交换器，加热或冷却粘性产品等单元操作 适用于精细化工、塑料、合成纤维、矿冶等部门的混合、乳化、配色、注塑纺丝、传热等 过程。对流量小、混合要求高的中、高粘度（≤104mPa·s）的清洁介质尤为适合 适用于化工、 石油、 炼油、 精细化工、 塑料挤出、 环保、 矿冶等部门的中、 高粘度 （≤106mPa·s） SK 流体或液-固混合、反应、萃取吸收、塑料配色、挤出、传热等过程。对小流量并伴有杂质 的粘性介质尤为适用
混合，分散液滴最小直径可达到 1～2μm，且大小分布均匀。 1.0.1.2 液-气混合：液-气两相组份可以造成相界面的连续更新和充分接触，从而
可以代替鼓泡塔或部分筛板塔。 1.0.1.3 液-固混合：少量固体颗粒或粉未（固体占液体体积的 5％左右）与液体在
湍流条件下，强制固体颗粒或粉未充分分散，达到液体的萃取或脱色作用。 1.0.1.4 1.0.1.5 气-气混合：冷、热气体掺混，不同组份气体的混合。 强化传热：静态混合器的给热系数与空管相比，对于给热系数很小的热气
①
合器系列产品为例编制。 1.0.2.2 由于混合单元内件结构各有不同，应用场合和效果亦各有差异，选用时应
根据不同应用场合和技术要求进行选择。 1.0.2.3 五种类型静态混合器产品用途和性能比较见表 1.0.2-1 和表 1.0.2-2，结构
示意图见图 1.0.2。静态混合器由外壳、混合单元内件和连接法兰三部分组成。
SH 型 ReD≤30 f＝3500/ReD 30＜Reε≤320 f＝646ReD-0.503 ReD＞320 f＝80.1ReD-0.141
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关系式 范 围
关系式 范 围
湍流区 完全湍 流区
关系式 范 围
关系式
2.0.3.3
气-气混合压力降计算公式
气-气混合一般均采用 SV 型静态混合器，其压力降与静态混合器长度和流速成正