静态混合器阻力实验原理

静态混合器阻力实验原理

众所周知，流体在流过管路时会产生压降，这主要是由两方面的原 因造成的。一方面是由于流体在流动过程中与固体壁面产生摩擦，另 一方面是由于流体自身内部分子之间相互碰撞及摩擦。前者是层流中 阻力的主要产生因素，而后者在湍流中则扮演了重要的角色。对静态 混合器中的一种典型元件Kenics静态混合器的研究表明顷丄静态混合 器由于混合元件的加入，阻力是空管的数十倍，这主要是形体阻力增 加造成的，它们随粘度变化较小，主要由速度决定。立交盘的加入对 这两方面均会产生了影响。首先，立交盘的加入使流体与固体表面的 接触面积大大增加，立交盘的表面积为0.009m2,而包裹它的空管的内 表面积约为0.002m2,这表明了含立交盘管路的流体接触面积约为空管 的5.5倍，另外，立交盘的加入也使流动通道发生变化，相应的部分流. 体的流速有所提高，最后，立交盘的加入使流道产生了弯曲，这加剧 了流体的湍动程度，使流体内部的分子碰撞加剧，尤其是在湍流过程 中，这现象会尤其明显。本实验就是在这三种影响因素的指导下进 行的，得到的结果也印证了上述原因。为验证装置及实验方法的可靠 性，实验过程中首先测定了层流条件卜空管在低雷诺数条件下的压降， 实验结果与层流条件下压降计算经典公式所得结果误差小于10%,这 基木上符合误差要求。实验过程中立交盘并非充满整段管路，我们假 设，在静态混合器中物流产生的压降可以看作是管内各混合单元对物 流的独立阻碍结果之和，即总压降可看作是各混合元件所产生压降之 和。故为表征管路中全部充满立交盘的情况，将实验中测得的压降值 减去了空管部分的压降，并平均到了每个立交盘上。

相当于每一个混合单元的摩擦因子，它是雷诺数和静态混合器元件几何结构参数的函数。在N4、N8、N13的实验中，我们将验证 这一假设。在高雷诺数条件下，我们主要针对N13的情况验证了流道 的扭曲对湍流情况的影响。我们预期，加入立交盘后将会使流体流动 的层流区、过渡区、湍流区的分界发生变化，即流体将会比在空管中 更早的发生湍流。