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静态混合器在农具中应用的理论分析

发布时间:2012/3/27

  混合装置除考虑混合效果外,还应该考虑介质的特性、使用的条件、功耗、易操作性等要求,具体如下:
  (1)介质的特性方面。农药分为乳化剂、悬浮剂和溶剂,混药装置要适用于不同的药剂类型及不同黏度的药液。
  (2)使用的条件。对于动态混合装置,由于具有机械活动部件,磨损和耐用度将大受影响,维修比较困难,同时机械活动部件使得混合器的密闭性也受到影响。
  (3)功耗。机械活动部件要消耗功耗。对于田间喷雾,拖拉机的功耗除了要带动喷雾装置行走外,还要带动喷雾装置喷雾,在自动化的系统中,拖拉机还要驱动控制系统,这样机械活动部件的功耗就必须考虑。
  根据波兰学者 Streiff对静态混合器的能耗定义:
   
  式中:W-能耗系数,Lh-均化段长度,-压降系数,D-混合器长度,Re-雷诺数,P-混合器能耗,-混合时间,p-液体密度,n-动力粘度。可以推导出静态混合器的能耗要比动态搅拌器的小一个数量级。
  (4)易操作性。
  (5)经济效益。由于机械活动部件的磨损及耐用问题,将不可避免地要加大经济投入,性价比就会降低,也影响了推广。
  综合上述各方面的条件,本研究中选用静态混合装置来实现在线混合。静态混合器是依靠设备的特殊结构和流体的运动,使两种流体各自分散,彼此混合起来,达到良好的均匀混合效果,对于药剂类型比较繁多复杂的农药混合是理想装备,而且能在很宽的雷诺数范围内使用。国内静态混合器按其固定部件的结构不同分为五种类型:SV型(采用V型波纹片)、SL型(300角组合金属板)、 SK型(扭曲叶片)、SX型(450角组合金属板)和SH型(双孔道及1800左、右旋单元),各有不同的适用范围。根据农药剂型的多样性,药液黏度范围广泛,本研究中选择SK型静态混合器。依据是SK型静态混合器采用扭曲叶片结构,扭曲叶片的形式适合于湍流混合,且适用于很宽的黏度范围,从能耗方面讲,扭曲型叶片也好于其它结构的。其理由是,随着流速的增大,在流动的断面方向会产生很多激烈的涡流和很强的剪切力。由于这种强大的剪切力的存在,故可有效地发生气液、液液、固液等的分散及液液、固液的溶解。静态混合器结构示意图如图 1。
  农药有四种剂型:乳化剂,乳油剂(通常用于微量喷雾),悬浮剂和溶剂,大部分是低粘度流体,而施药过程中药剂和水流几乎都是湍流状态下的流体,湍流状态下,SK 混合器的混合效果要好于其他静态混合器。依据混合器的选择依据,在保证延时要求和喷雾流量要求的基础上,混合器的长度选择 200mm,直径为 15mm,符合 L/D的选择要求。
          

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