流型選擇
根據(jù)流體物性、混合要求來確定流體流型。流型受表觀的空管內(nèi)徑流速控制。
1 對于中、高粘度流體的混合、傳熱、慢化學(xué)反應(yīng)，適宜于層流條件操作，流體流速控制在0.1～0.3 m/s。
2 對于低、中粘度流體的混合、萃取、中和、傳熱、中速反應(yīng)，適宜于過渡流或湍流條件下工作，流體流速控制在0.3～0.8m/s。
3 對于低粘度難混合流體的混合、乳化、快速反應(yīng)、預(yù)反應(yīng)等過程，適宜于湍流條件下工作，流體流速控制在0.8～1.2m/s。
4 對于氣-氣、液-氣的混合、萃取吸收、強(qiáng)化傳熱過程，控制氣體流速在1.2～14 m/s的完全湍流條件下工作。
5對于液-固混合、萃取，適宜于湍流條件下工作，設(shè)計(jì)選型時(shí)，原則上取液體流速大于固體******顆粒在液體中的沉降速度。固體顆粒在液體中的沉降速度用斯托克斯（Stokes）定律來計(jì)算：
 (2.0.1)
式中
V顆粒——沉降速度，m/s；
d——顆粒******直徑，m；
ρ顆粒、ρ液體——操作工況條件下，顆粒、液體的密度，kg/m“；
μ——操作工況條件下的液體動(dòng)力粘度，mPa·s；
g——重力加速度，9.81m/s2。
靜態(tài)混合器混合效果與長度的關(guān)系
靜態(tài)混合器長度的確定：一是由工藝本身的要求，二是通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來確定注①。
1 湍流條件下，混合效果與混合器長度無關(guān)，也就是在給定混合器長度后再增加長度，其混合效果不會(huì)有明顯的變化。推薦長度與管徑之比L/D＝7～10（SK型混合長度相當(dāng)于L/D＝10～15）。
2 過渡流條件下，推薦長度與管徑之比L/D＝10～15。
3 層流條件下，混合效果與混合器長度有關(guān)，一般推薦長度為L/D＝10～30。
4 對于既要混合均勻，又要盡快分層的萃取過程，在控制流型情況下，混合器長度取L/D＝7～10。
5 流體的連續(xù)相與分散相的體積百分比和粘度比關(guān)系，如果相差懸殊，混合效果與混合器長度有關(guān)，一般取上述推薦長度的上限（大值）。
6 對于乳化、傳質(zhì)、傳熱的過程，混合器長度應(yīng)根據(jù)工藝要求另行確定。
注：①以上所列混合效果與混合器長度的關(guān)系是指液-液、液-氣、液-固混合過程的數(shù)據(jù)，對于氣-氣混合過程，其混合比較容易，在完全湍流情況下L/D＝2～5即可。
靜態(tài)混合器的壓力降計(jì)算公式
對于系統(tǒng)壓力較高的工藝過程，靜態(tài)混合器產(chǎn)生的壓力降相對比較小，對工藝壓力不會(huì)產(chǎn)生大的影響。但對系統(tǒng)壓力較低的工藝過程，設(shè)置靜態(tài)混合器后要進(jìn)行壓力降計(jì)算，以適應(yīng)工藝要求。
1 SV型、SX型、SL型壓力降計(jì)算公式：
 （2.0.3-1）
 (2.0.3-2)
水力直徑(dh)定義為混合單元空隙體積的4倍與潤濕表面積（混合單元和管壁面積）之比：
 (2.0.3-3)
式中
ΔP——單位長度靜態(tài)混合器壓力降，Pa；
f——摩擦系數(shù)；
ρc——工作條件下連續(xù)相流體密度，kg/m3；
u——混合流體流速（以空管內(nèi)徑計(jì)），m/s；
ε——靜態(tài)混合器空隙率，ε=1—Aδ
dh——水力直徑，m；
Reε——雷諾數(shù)；
μ——工作條件下連續(xù)相粘度，Pa·s；
L——靜態(tài)混合器長度，m；
ΔA——混合單元總單面面積，m2；
A——SV型，每m2體積中的混合單元單面面積，m2/m3
| dh mm |
2.3 |
3.5 |
5 |
7 |
15 |
20 |
| A m2/m3 |
700 |
475 |
350 |
260 |
125 |
90 |
δ——混合單元材料厚度，m，一般δ= 0.0002m；
D——管內(nèi)徑，m。
摩擦系數(shù)（f）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系式見表2.0.3-1和圖2.0.3所示。
- SH型、SK型壓力降計(jì)算公式
 (2.0.3-4)
 (2.0.3-5)
摩擦系數(shù)（f）雷諾數(shù)（ReD）的關(guān)系式見表2.0.3-2和圖2.0.3所示。關(guān)系式的壓力降計(jì)算值允許偏差±30％，適用于液-液、液-氣、液-固混合。
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SV型、SX型、SL型靜態(tài)混合器f與Reε關(guān)系式
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表2.0.3-1
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混合器類型
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SV-2.5/D
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SV-3.5/D
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SV-5～15/D
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SX型
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SL型
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層流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
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Reε≤23
f＝139/Reε
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Reε≤23
f＝139/Reε
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Reε≤150
f＝150/Reε
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Reε≤13
f＝235/Reε
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Reε≤10
f＝156/Reε
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過渡流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
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23＜Reε≤150
f＝
23.1Reε-0.428
|
23＜Reε≤150
f＝
43.7Reε-0.631
|
—
—
|
13＜Reε≤70
f＝
74.7Reε-0.476
|
10＜Reε≤100
f＝
57.7Reε-0.568
|
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湍流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
|
150＜Reε≤2400
f＝
14.1Reε-0.329
|
150＜Reε≤2400
f＝
10.3Reε-0.351
|
Reε＞150
f≈1.0
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70＜Reε≤2000
f＝
22.3Reε-0.194
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100＜Reε≤3000
f＝
10.8Reε-0.205
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完全湍流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
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Reε＞2400
f≈1.09
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Reε＞2400
f≈0.702
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—
—
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Reε＞2000
f≈5.11
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Reε＞3000
f≈2.10
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SL型、SK型靜態(tài)混合器f與ReD關(guān)系式
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表2.0.3-2
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混合器類型
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SH型
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SK型
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層流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
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ReD≤30
f＝3500/ReD
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ReD≤23
f＝430/ReD
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過渡流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
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30＜Reε≤320
f＝646ReD-0.503
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23＜Reε≤300
f＝87.2ReD-0.491
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湍流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
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ReD＞320
f＝80.1ReD-0.141
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300＜ReD≤11000
f＝17.0ReD-0.205
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完全湍流區(qū)
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范 圍
關(guān)系式
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—
—
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ReD＞11000
f≈2.53
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氣-氣混合壓力降計(jì)算公式
氣-氣混合一般均采用SV型靜態(tài)混合器，其壓力降與靜態(tài)混合器長度和流速成正比，與混合單元水力直徑成反比。對不同規(guī)格SV型靜態(tài)混合器測試，關(guān)聯(lián)成以下經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：
 (2.0.3-6)
式中
ΔP——單位長度靜態(tài)混合器壓力降，Pa；
u——混合氣工作條件下流速，m/s;
ρc——工作條件下混合氣密度，kg/m3；
L——靜態(tài)混合器長度，m；
dh——水力直徑，mm。
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高效換熱器
