药剂计量箱搅拌器选型与设计

2024-12-14 17:40 宁夏

在水处理项目中，许多药剂需要搅拌溶解，诸如硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、聚合氯化铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺、生石灰、纯碱、还原剂等。搅拌溶解就需要用到搅拌器，合理选择搅拌器是保证药剂溶解、加药计量泵及管道不堵塞的基础。

一、药剂计量箱搅拌器分类与选型

搅拌器按其结构可分为桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、推进式搅拌器三种类型，溶药中最常用的是桨叶式搅拌器。

二、桨叶式搅拌器设计计算

桨式搅拌器功率通常按照“永田进治”计算法求得。搅拌罐总容积V0（m³）、搅拌罐有效容积V（m³）、搅拌罐直径D（m）、搅拌罐高度H1（m）、搅拌罐最高液位H（m）、桨叶直径d（m）、桨叶宽度b（m）、桨叶长度L（m）是计算或复核搅拌器功率的基本参数，这些参数并不是随意选取的，而是只有精细设计才能保证良好的搅拌效果。

搅拌罐总容积V0与搅拌罐有效容积V根据需要合理选取即可，但二者存在下式的关系。

选定搅拌罐总容积后，搅拌罐的高度与直径应保证符合下式关系。

以上关系看似复杂，但是可以简化为下式。

求得搅拌罐直径后，搅拌器直径d=1/3D、桨叶宽度b=1/5D、桨叶长度L=1/4D。而后根据这些基本参数计算搅拌器功率准数Np，如下两式所示。

以上方程看似复杂，但是大部分参数可以通过查图求得。

雷诺系数Re可以通过下图，首先连线已知的桨叶直径d和搅拌器转速n，该直线与I有交点，再将该交点与已知的液体密度ρ连线，该直线与II有交点，最后将该交点与已知的液体粘度μ连线，并延长至Re，即可得到Re。

对于具有一定计算能力和基础的水处理人员，也可通过下式计算Re。

系数A可通过下图，连接已知d/D与b/D，其与A轴交点即为A的值。

对于具有一定计算能力和基础的水处理人员，也可通过下式计算A。

系数B可通过下图求得，连线方法与A相同。

对于具有一定计算能力和基础的水处理人员，也可通过下式计算B。

系数p可通过下图求得，连线方法与A相同。

对于具有一定计算能力和基础的水处理人员，也可通过下式计算p。

根据查图或计算，求得Re、A、B、p以后，我们就可以计算出搅拌器功率准数Np，再根据Np计算出搅拌器理论所需功率，如下式所示。

式中：N为搅拌器理论所需轴功率，kW；ρ为液体密度，kg/m³；n为搅拌器转速，r/s；d为搅拌器桨叶直径，m；g为重力加速度，g=9.81m/s2。

求得理论所需轴功率后，还要考虑实际条件的影响，否则计算是无实用性的，影响因素主要有罐内附件的影响、搅拌器桨叶层数的影响，罐内附件的影响系数可取1.1、如是双层桨叶搅拌器，层数的影响可取1.8，即搅拌器实际所需的轴功率：对于单层桨叶为1.1N、对于双层桨叶为1.98N。

以上仅是搅拌器实际所需的轴功率，由于传动效率、摩擦等因素，搅拌器配套电机所需功率大于搅拌器实际所需的轴功率，电机所需功率可按下式计算。

式中：NA为电机所需功率，kW；Kn为电动机启动系数，可取1.1~1.3；NT为轴封摩擦损失功率，kW，可取0.10~0.15N；η为机械传动效率，可取70%~90%。

总结

很多EPC单位，在工程设计过程中，为了节约投资获取更高的利润，其在选择搅拌器功率时，仅按照搅拌器理论所需轴功率选取，而建设单位又不具备复合设计的能力，导致在项目建成后，搅拌效果差，宏观表现在一些计量泵经常被药剂堵塞，运营人员误以为是药剂问题或计量泵问题，而忽视或轻视了关键的搅拌器功率。

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