[发明专利]一种测量搅拌釜混合能力的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金化工领域，特别涉及一种测量搅拌釜混合能力的方法。

背景技术

搅拌釜是广泛应用于冶金化工等领域的一类重要单元设备。搅拌釜通过机械搅拌，加速釜内物料的动量传递、热量传递、质量传递和化学反应(即“三传一反”)，进而快速地将釜内的物料混合均匀。实际生产中，搅拌釜的造型、尺寸以及工作参数，都会对搅拌釜内物料的混合效果产生影响，而搅拌釜的混合能力是作为研究与设计搅拌釜的一个重要指标。

通常，测量搅拌釜的混合能力主要有两种方法：1)向搅拌釜物料内加入定量的示踪剂，并每隔一段时间对釜内的物料进行取样，测定物料中所含示踪剂的浓度，当所测示踪剂浓度达到理想混匀浓度的90％左右时，记录此刻时间，通过比较达到混匀浓度时间的长短来判断搅拌釜的混匀能力；2)向搅拌釜内加入电解质，并在搅拌釜内安装多处电极，当电极所测搅拌釜内电导率不再发生变化时，记录此刻时间，通过比较釜内电导率到达稳态时间的长短来判断搅拌釜的混匀能力。从已有文献可以看出，以上两种方法的优点是直观、准确，但对测量环境及设备精度要求较高，测量时间较长，不能快速便捷地测量出搅拌釜的混合能力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术缺陷，通过实时测量搅拌釜的气含率，并在所测数据基础上，利用相关数学模型，将局部气含率转换为混匀时间，通过所得混匀时间可以快速便捷地测量搅拌釜的混匀能力。除了能反映搅拌釜的混匀能力外，本发明还将充气口位置设置在不同位置，并通过对比混匀时间长短，判断出搅拌釜内最佳物料进口位置，从而提高生产效率。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种测量搅拌釜混合能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1)通过充气口向搅拌釜内连续注入流量恒定的气体，并确定搅拌釜的整体气含率；

步骤2)对所述搅拌釜的水平面方向与垂直面方向分别进行平均划分若干区域，并确定各个区域的局部气含率，所述搅拌釜的水平面方向与垂直面方向分别划分的份数，应保证计算确定的局部气含率与实际的气含率的误差控制在3％以下；

步骤3)根据上述步骤2)确定的各个区域的局部气含率，及上述步骤1)确定的所述搅拌釜的整体气含率，确定所述搅拌釜的水平面方向与垂直面方向的变异系数；

步骤4)根据步骤3)确定的所述搅拌釜的水平面方向与垂直面方向的变异系数，对变异系数进行分析，确定混匀时间；

步骤5)改变上述步骤1)的充气口，重复上述步骤1)—4)，确定不同充气口位置的混匀时间，比较不同充气口位置的混匀时间，确定最佳充气口。

优先地，所述步骤1)中确定搅拌釜的整体气含率，在充气开始之前，测量所述搅拌釜中进行搅拌的液体的液面高度H；然后进行充气过程，当所述搅拌釜中搅拌的液体的液面波动稳定时，测量液体的液面高度H′；根据液体的液面充气前后的测量高度确定搅拌釜的整体气含率：

所述V_G为搅拌釜的整体气含率；所述r为搅拌釜当量半径，单位m；所述H′为搅拌釜充气后液面高度，单位m；所述H为搅拌釜充气前液面高度，单位m。

优先地，所述搅拌釜的水平面方向与垂直面方向的变异系数的确定，首先确定所述搅拌釜的水平面方向区域气含率与垂直面方向区域气含率的标准差，如下：

所述σ_H为所述搅拌釜的水平面方向区域标准差；所述σ_V为所述搅拌釜的垂直面方向区域标准差；所述X_i为所述搅拌釜的水平面方向第i个区域局部气含率；所述Y_i为所述搅拌釜的垂直面方向第i个区域局部气含率；所述N_H为所述搅拌釜的水平面方向区域划分的个数；N_V为所述搅拌釜的垂直面方向区域划分的个数；

根据所述搅拌釜的水平面方向区域气含率与垂直面方向区域气含率的标准差，确定所述搅拌釜的水平面方向与垂直面方向对应的变异系数：

所述V·C_H为所述搅拌釜的水平面方向区域的变异系数；所述V·C_V为所述搅拌釜的垂直面方向区域的变异系数。

优先地，所述步骤4)中对所述搅拌釜的水平面方向与垂直面方向的变异系数进行分析，确定搅拌釜的混匀时间，所述混匀时间满足两个条件：

条件4.1：随着时间的变化，在任意两时刻，垂直面方向区域的平均气含率的变异系数的差值小于等于0.01；