冶金湿法搅拌槽功率计算方法.pdf

第 3 2卷第 6期 2 0 1 0年 1 2月 甘肃冶金 GANSU METALL URCY Vol _ 3 2 No． 6 De e ．， 2 01 0 文章编号 1 6 7 2 - 4 4 6 1 2 0 1 0 0 6 - 0 0 9 0 - 0 3 冶金湿法搅拌槽功率计算方法 李 玉 西北矿冶研究院 冶金新材料研究室 ， 甘肃 白银7 3 0 9 0 0 摘 要 冶金 湿法冶炼项 目在搅拌槽设计时， 经常会遇到电机功率的计算 ， 由于搅拌介质参数较难获得 ， 搅拌槽 电 机功率计算较为困难， 本文从改、 扩建项 目中探讨搅拌槽电机功率的计算方法， 介绍一种新的设计计算理念和方 法。 关键词 搅拌槽； 搅拌； 搅拌功率； 电机功率 中图分类号 T F 3 5 1 ． 5 2 文献标识码 以 A Ca l c u l a t i n g M e t h o d o f M o t o r Ou t p u t Po we r f o r S t i r r e d Ta n k o n Hy d r o me t a l l u r g y L I Yu S u b - i n s t i tu t e f o r Me t a ll u r g y＆ N e w Ma t e r i a l o f N WI MM， B a i y i n g 7 3 0 9 0 0， C h i n a A b s t r a c t S t i r r e d t a n k d e s i g n o ft e n m e t w i t h m o t o r o u t p u t p o w e r i n t h e h y d r o me t a U u r g i e al p r o j e e t ． b e c a u s e o f t h e p a r a m e t e r o f me d i a i s d i fi q c u l t t o o b t a i n ，c a l c u l a t i n g o f t h e mo t o r o u t p u t p o w e r i s d i fi q e u l t ．I n t h i s a r t i c l e ，i n t r o d u c i n g a N e w i d e a s a n d m e t h o d s f r o m th e c h a n g e ， t h e e x p a n s i o n o f p r o j e c t t o r e s e a r c h i n t o m e t h ods o f c al c u l a t i o n o n mo t o r o u t p u t p o w e r f o r s t i r r e d t a n k． Ke y W o r d s s t i r r e d t ank； s t i r； mi x i n g p o we r ； mo t o r o u t p u t p o we r 1 引言 搅拌槽是常用的机械非标准设备 ， 广泛地应用 于冶金、 化工、 轻工等行业。在 以往的设计 中， 搅拌 槽的功率计算往往依靠相关的经验计算公式或图解 法来计算 ， 由于搅拌槽形式多样、 规格多变 ， 尤其依 照上述方法计算搅拌槽的功率需要 的相关参数较 多， 个别参数较难获得， 同时 ， 计算时间较长， 出错率 较高， 给设计者带来了诸多困难。如果用简单 的比 例方法计算搅拌槽的功率会与实际情况有较大出 入， 计算功率过高， 会造成能源的浪费， 过小会造成 电机负荷过高 ， 发生电机过热烧坏现象。本文就冶 金湿法搅拌槽功率经验公式进行讨论、 简化， 提出新 的功率计算思路 ， 以此来提高在工作中的设计效率 和设计质量。 2 搅拌槽功率经验公式 搅拌槽功率的求解是通过关联式的通式联立求 KR e F J 1 N P p去 n u i 一 n 2 F ． 1 2 3 4 将 1 式变化为下列形式 ， 即是功率关联式的通 式 咖 咖 5 式中 ⅣP 一搅拌的功率准数； R e 一搅拌 的雷诺 数 ； F r 一 搅拌的弗劳德数 ； e 一指数； K一常数， 代表 系统形状的总形状因数 ； P一搅拌功率 ， w； p一液体 的密度 ， k g ／ m ； n一搅拌槽 的转速 ， r ／ s ； d ， 一搅拌器 的直径， m； ／ z一 液体的黏度 ， P a S ； g一重力加速度 ， g 9 ． 8 1 m ／ s ； 一 功率函数。 第 6期 李 玉 冶金湿法搅拌槽功率计算方法 9 l 对于推进式、 涡轮式、 桨式搅拌槽 ， R e 1 0 时 ， 搅拌槽处于湍流区。假设搅拌采用全挡板条件 ， 由 于档扳的存在消除了液面漩涡 ， 所 以 F r 的影响可不 计。同时由于高速流动的液面惯性很大 ， 液体的粘 滞力也变小 了， 因而这时 的 和 ⅣP 基本上都不 随 JR e的值变化 ， 而为一个常数 ， 这时式 5 功率函数变 成公式 2 币 Ⅳ P 去 con s 所 以 P却 n n 6 搅拌槽在湍流区全档板条件下， 我们可 以得出 如下结论 搅拌功率与液体密度 、 搅拌槽转速的立方 和搅拌器直径 的五次方成正比。 3 搅拌槽功率计算新方 法的提 出 对于一个全新的搅拌槽功率 的计算 ， 如果不知 道 值 的情况下 ， 通过 有色金属冶炼设备 设计 手册 一 算 图是无法查 出 值 的 或者由式 2 和式 3 也无法联合求解 ⅣP ， 这时的功率计算就变 的棘手起来 ， 如果这时知道一个搅拌槽 的功率 ， 在搅 拌介质 、 搅拌条件相同， 只是搅拌槽的大小不同的情 况下， 我们就可以通过比值的方式计算搅拌槽的功 率了， 具体方法如下。 已知 在搅拌介质、 搅拌条件相同时 ， P、 、 d i 已 知， 求解 n d i 时搅拌槽 的功率 P， 。 先假设搅拌槽转速相同， 求 时搅拌槽的搅拌 功率 P 。 ， 由式 6 可进行下列计算 糕 和 骞 P ㈣ 再假设搅拌槽为 时 ， 转速为 n 时的功率， 依 据上述方法由式 6 与式 7 联解得 p一 3 5 一 8 l通过上述 的推导， 我们可得到在搅拌介质、 搅拌 条件相同时 ， 知道了一个搅拌槽功率 、 转速 、 直径、 R e 值相同的情况下， 在不知道 e 确切值的情况下， 可 以算 出在搅拌槽转速、 直径发生变化情况下 的搅拌 功率 ， 而且已知搅拌槽与新设计搅拌槽参数相同的 越多， 所需要确切参数也越少 ， 公式也越简单 ， 如上 述推导中， 搅拌槽 转速也相 同， 对搅拌功率 的计算 见式 7 也相应变的简单 了。 上述搅拌槽的功率计算基本是在搅拌条件理想 的情况下推导的 ， 实际当中， 搅拌介质的黏度并非都 为 1 0 、 搅拌介质 的流动状态也有层流区、 过渡区、 湍流区之分 ， 如搅拌槽处在层流区， R e 1 0～3 0时， 重力对液体流动几乎没有影 响， n 可忽略不计 ， 由 实验知 与 R e 直线关系， 说 明 e为常数 ， 在这个区 域内各搅拌槽 的直线斜率是一致 的， 为． I t g 1 3 5 。 ， 联立式 1 及式 2 ， 式 5 变为 p 咖 NP K R e p n P P d n 即在层流区内搅拌槽的搅拌功率 和液体黏度、 搅拌槽转速的二次方、 搅拌直径 的三次方成正 比。 在搅拌介质处在过渡区时， 搅拌功率的推导更 为复杂。 这时我们用上述推导方法来计算搅拌功率就较 为困难。我们计算搅拌功率的 目的， 是为 了最终确 定搅拌槽 电动机的额定功率 。 电动机的额定功率可按下式计算确定 。 P P P ／ r l 式中 P 一电动机 的额定功率， W； 一启动 时 的功率系数 ； P 一轴封功率损失 ， W； 叼一传 动机构 的效率 ； J P一搅拌槽功率。 可利用插值法来计算搅拌槽的功率。 在我院2 0 0 5年进行的“ 甘肃宝微实业集团有限 公司 6 0 0 0 0 t ／ a 锌冶炼技改工程项 目” 中， 我们从现 场得到了浸出工段折叶开启式搅拌槽有关参数 ， 见 表 1 。 表 1 浸出槽搅拌参数 在这次锌冶炼技改项 目中， 需增加 3台 0 0 0 4 5 0 0浸 出搅拌槽 ， 在不知液体黏度 、 机械传动机 构效率等参数的情况下 ， 对浸出工段 0 0 0 4 5 0 0 折叶开启涡轮式搅拌槽我们用了插值法计算搅拌槽 的电机功率 见表 2 。 表 2 浸 出搅拌槽插值 法列表 使用插值法求直径为 4 ． 5 IT I 时浸出槽 的电机功 率 P 笪 3 7 4 2 ．4 k W 5 0 2 ． 一2 4． 7 ’ ‘ 查机械设计手册电机额定功率为 4 5 k W 与 4 2 ． 4 k W 接近 。取 P 4 5 k W。 嚣 孽 糍 6．c刚 9 2 甘肃冶金 第3 2卷 如果搅拌转速不同， 这时可运用简单 的比例方 程在插值法的基础上进行计算电机功率即可。 4 方法讨论 1 搅拌槽电机功率计算新方法的适用前提条件 是搅拌槽的介质相同或接近。在用于冶金湿法冶炼 改、 扩建项 目中时 ， 具有很大的优势。搅拌槽电机功 率的计算有些参数的获得是较为容易的， 如功率、 搅 拌转速、 搅拌槽形状 ， 而有些参数的确切值企业提供 较为困难， 如液体的黏度大小、 雷诺数的大小等， 但 是搅拌介质基本相同， 如果利用传统经验公式根本 无法计算搅拌槽形状发生变化时的电机功率 ， 因此 利用已知槽较为容易获得 的参数来计算槽体形状、 转速发生变化时搅拌槽 的电机功率 ， 是一种切实可 行的方法。 2 该方法的提出不仅仅是用在搅拌槽电机功率 的计算方面 ， 在其他设计方面， 也可以类 比运用， 该 方法为设计理念提供 了新 的思路 ， 提高了工作效率 和工作质量。 3 使用插值法， 是在搅拌槽搅拌功率经验公式 的基础上推导得出的， 找出影响搅拌功率主要相关 参数的线性关系， 才能正确的运用插值法， 如上述 内 容用槽体直径作为插值参数会有较大的出入。 再者如果搅拌介质处在湍流区 有搅拌槽有挡 板时 或层流区时 ， 在搅拌介质相 同时 ， 也可利用经 验公式作出线性方程的推导 ， 直接求出搅拌功率， 如 式 7 和式 8 在湍流 区 搅拌槽有挡板时 搅拌功率 的计算。再以搅拌功率为插值参数与已有电机功率 值作插值计算 ， 会得到较为满意的结果。 4 该方法具有一定的局限性 ， 在一个新建项 目 中， 没有任何参考资料的情况下， 该方法不适用。同 时对经验参数的获得也有较为严格 的要求 ， 如在上 述插值法计算中， 选用搅拌型号为 2 ． 5 IT I 2 ． 5 I T I 和 3 m3 ． 5 r r l 的搅拌槽作插值计算参考值 ， 会有 很大的出人。因此新设计的搅拌槽槽体形状与企业 原有搅拌槽槽体 的形状、 原有搅拌槽槽体形状之间 不能相差太大。 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 7 - 3 0 作者简介 李玉 1 9 7 3 ． ， 男， 冶金机械 工程师。从 事工作 冶金机 械设计。 上接第7 9页 厚度总计 1 5 r n ， 与该点激电测深深部视幅频率异常 增强相对应。 8 结语 应用双频激 电， 能够快速圈定激电异常， 较好地 探测隐伏铜、 铅、 锌等金属硫化物矿体的分布、 规模、 埋深及产状等特征。在王家店铜钼矿 区， 视幅频率 异常区及视电阻率由低阻向中高阻过渡地带是赋矿 的有利部位。 通过本次工作 ， 圈定了视幅频率 F s 异常区， 异 常规模较大， 形态完整， 为王家店铜 钼 矿区进一 步开展深部找矿提供依据。 经过钻孑 L 验证 ， 在异常区有多层隐伏矿 化 体 存在 ， 铜钼矿体产于黑云母花岗闪长斑岩体及其构 造片理化带附近， 且片理化带和岩石裂隙带的空间 分布特征比较复杂， 矿体和围岩无明显界线。 由于铜钼矿 化 体品位较低， 矿化不均匀， 且 埋深较深， 致使视幅频率 F s 异常值偏低。 参考文献 [ 1 ] 何继善． 双频激电法 [ M] ． 北京 高等教育出版社， 2 0 0 6． [ 2 ] 何继善， 等． 双频道激电法研究[ M] ． 长沙 湖南科学 技术出版社， 1 9 8 9 ． [ 3 ] 罗延钟， 张桂青． 频率域激电法原理[ M] ． 北京 地质 出版社 ， 1 9 8 8 ． [ 4 ] 何继善， 鲍光淑， 张友山． 双频道数字激电仪[ M] ． 长 沙 中南工业大学 出版社 ， 1 9 8 8 ． [ 5 ] 傅 良奎． 激发极化法[ M] ． 北京 地质出版社 ， 1 9 8 3 ． [ 6 ]李金铭． 激发极化法方法技术指南[ M] ． 北京 地质出版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 7 ] 傅良奎． 电法勘探教程[ M] ． 北京 地质出版社， 1 9 8 3 ． [ 8 ] 双频激发极化法技太 规定 编写组． 双频 道激发极化法 技太规定[ M] ． 长沙 中南大学， 2 0 0 4 ． 收稿日期 2 0 1 0 -0 5 - 2 5 作者简 介 张权 1 9 6 8 ． ， 男 ， 1 9 9 1年毕业 于桂林冶 金地 质学院物 探系， 物探工程师。主要从事野外地质找矿工作。 0 n 1