计算模型
① 空管摩擦因子: Re ≤ 2300 → f = 64/Re(Darcy)
Re ≥ 4000 → Colebrook:1/√f = −2·lg[ ε/(3.7D) + 2.51/(Re√f) ]
2300 < Re < 4000 → 按 lg Re 线性插值
② 压降: ΔP₀ = f·(L/D)·ρu²/2 (空管)
ΔP = Ψ·ΔP₀ (含元件,Ψ 为相对同径空管倍数)
③ 层流混合: CoV = CoV₀·exp(−k_m·L/D) 分割层数 Ns = m^n,条纹厚度 δ = D/Ns
分子级均匀判据:δ ≤ √(D_m·τ)
④ 分散粒径: We = ρ_c·u²·D/σ, d_max = C·We^−0.6·D (Hinze), d₃₂ ≈ 0.6·d_max
⑤ 停留时间: τ = L/u, Taylor–Aris 轴向扩散 D_ax = u²D²/(192·D_m)(空管层流)
Pe = u·L/D_ax, 等效全混釜级数 N ≈ Pe/2
Ψ、k_m、C 为元件几何相关的经验参数,本页取厂家公开曲线的典型值(见型式下拉说明),
施工图阶段必须以制造厂选型软件或实测数据为准;页面内 ΨL/ΨT/km 均可手工覆盖,便于代入厂家数据复核。
选型要点
- 层流(Re<2300)必须靠分割-重排混合,选 SMX/SMR(每元件 4 分割);Kenics 需 2–3 倍长度。
- 湍流(Re>4000)混合很快,2–5 D 即可,优先 SMV/KMX,追求低压降选 SMXL 或 Kenics Y=2.0。
- 液-液分散粒径由 We 决定:u↑、D↑ 或 σ↓ → 粒径变小;目标粒径每减半,压降约增至 3 倍(ΔP∝u²、d∝u^−1.2)。
- 含固、纤维、易结垢物料禁用 SMX/SMV(易堵难清洗),用 Kenics Y=2.0 或 SMXL 大通道,并预留抽芯清洗。
- 流量比 > 10:1 时应在混合器入口多点注入或预稀释,否则 CoV₀ 大、所需元件数急剧增加。
- 剪切敏感物料(絮凝、乳液、聚合物)控制 γ̇ ≈ 8u/D·k_γ,取大通道低压降型式,宁可加长不可提速。
安装与配管
- 上游直管段 ≥ 2D(泵/弯头后 ≥ 5D),下游 ≥ 1D;注入点设在入口法兰前 0.5–1 D,注入管宜伸入 1/3 D。
- 气-液、易积气场合立式向上流;高粘物料水平安装,注意低点排净。
- 混合器元件不承重,管道单独支撑;高温工况校核热膨胀,必要时加膨胀节。
- 材质:中性水/油 ≤120℃ → 304;含 Cl⁻/稀酸 → 316L 或 2205;强酸/强氧化 → 哈氏 C276、PTFE 衬里;食品/高纯 → 316L 电抛光。
- 大口径(≥DN200)或易堵工况优先选可抽芯(可拆卸元件)结构。
本页结果为工程估算:两相流/非牛顿/高粘弹性流体的压降与粒径偏差可达 ±30%;
涉及安全泄放、反应失控、食品医药合规的场合,须以中试或制造厂保证值为准。