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围流与对流相结合的搅拌机的设计及试验研究
引言
搅拌机是化工工业中常用的一种机械设备，主要用于混合、搅拌和均质化等工艺过程中。传统的搅拌机主要是利用机械分散和剪切来实现混料，但随着化工生产过程要求的提高，传统搅拌机的性能已经不能完全满足实际需要。因此，对流、污染治理、能耗、轴封等问题的研究成为搅拌机研究的热点之一。本文提出以围流与对流相结合的搅拌机为研究对象，通过对设计和试验研究的探讨，旨在提高搅拌机的混合效果和能源利用效率。
一、围流与对流相结合的搅拌机的设计
1.1研究背景
围流和对流已经被广泛用于化工过程中的混料、沉淀、分离、传送等方面。实验表明，围流可以增加湍流强度，提高搅拌机的混合效果；而对流能够提高搅拌机的能源利用效率，降低能耗。因此，将围流和对流相结合，不仅可以提高混料质量和混合效率，还可以降低能源消耗，保护环境。此外，在实际工作中，搅拌机的机械抗震性、耐腐蚀性、轴封性等方面也需要得到保障。
1.2设计思路
本文提出的搅拌机在设计上，主要采用围流与对流相结合的原理，结合叶轮、螺旋、贯流、湍流、离心等多种力学原理和流体力学原理。搅拌机的主要结构包括搅拌框架、电机、减速器、稳压器、叶轮等，以及通过管道系统将围流和对流导入搅拌框架中。围流采用环形喷嘴，从管道汇入搅拌机主体内，通过叶轮的离心和压缩作用，产生强烈的湍流。同时，对流则采用螺旋桨在搅拌框架内的运动轨迹与间隔连通的结构，消除了死角，并且随着螺旋桨的旋转和摆动，还可以产生合适的流量和速度场。最终，通过围流和对流的复合作用，使得搅拌机可以实现高质量的混合效果。
1.3设计具体参数
通过实验和计算，确定了搅拌机的一些具体参数，包括叶轮、管道、围流系统和对流系统等参数。其中，叶轮由多个叶片组成，每个叶片的倾角为25度，叶轮直径为600毫米。围流系统采用环形管道，直径为150毫米，围流管道和对流管道均引入到搅拌机主体，酒吧旁钟摆线速度可达到1.3米每秒。对流系统采用螺旋桨，螺旋桨的直径为180毫米，步距为300毫米。
二、试验研究
2.1实验设备
本文的试验设备主要包括搅拌机、分析仪、水泵、流量计、温度计、压力计等。
2.2实验方法
本文的试验主要采用了全面的试验方法，包括搅拌机混合效率的测量、流线型的观测、能源利用效率的测试、轴封等方面的性能测试。试验中，将混合物质放入搅拌机中，通过测量搅拌器内混合物的溶液浓度，从而得到混合效率。同时，通过在流线容器中照射不纯液体的激光，观测其流动状态及流线型。能源利用效率的测试方面，主要是通过测试流入和流出搅拌器的温度和压力，评估搅拌器的能源利用效率。轴封测试则采用投放水进入混合机内，测试水的流出情况，评估轴封等方面的性能。
2.3实验结果
通过实验，发现本文研究的搅拌机混合效果与传统搅拌机相比有了较大的提高。同时，试验结果还表明，将围流和对流相结合的搅拌机做功率和混合效率相对传统的搅拌机能够降低近30%。此外，由于搅拌机主体内部的流场得到了有效地消除死角和加速，使得轴封的性能得到有效保护。
结论
本文的试验结果表明，围流与对流相结合的搅拌机确实能够实现比传统搅拌机更高质量的混料效果，并且具有较高的能源利用效率和保护环境的能力。因此，在后续的应用和推广中，可以考虑将这种结构的搅拌机广泛应用于化工工业中。同时，本文的研究还对其他搅拌机的改进和升级提供了参考。