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無錫恒達新型葉片型式試驗成功
無錫恒達新型葉片型式試驗成功
新聞出處:   2018-10-08 16:37:35

  今年5月10日在UPR智能化論壇上面,我介紹了一款新型葉片,對現有的渦輪型攪拌做了一點小小的改進,由于當時隻存在理論依據,沒有試驗結果,我們本着實事求是的态度,在接下去的項目并沒有全力推廣,但現在,我們可以很榮幸的告訴大家,數據出來了,新型攪拌反應時間和老版本一樣,但是可以省電12.5%,作為一個小小的改進,能有這個數據,可以說已然相當不錯,證明我們的方向沒有錯,試想一個十萬噸規模的樹脂廠,一年設備運行費用可以節省十幾個點,算來也是一筆不小的費用。
  在展開之前,首先要感謝宜興興合樹脂的陳總,無私地給了我們試驗的機會,今年我們給興合更換了兩隻新的15噸的反應釜,其中一隻按照以前的攪拌葉片,另一隻按新的攪拌葉片,兩者對比非常直觀,所有的數據也都是DCS自動生成,所以試驗結果應該說是相當可信的,而宜興興合以模壓樹脂為特長,模壓樹脂相比其他樹脂,粘度高許多,所以能在此類樹脂上面試驗成功,我們将來推廣新型葉片也是相當有底氣的。

(3D建模模拟15T反應釜的攪拌系統)

  如上圖所示,一般而言,15T反應釜分三檔槳葉,上兩檔是平槳,最下面一檔就是渦輪攪拌槳葉,擁有強大的軸向流,能夠讓物料更加充分的混合。我們這次改進的就是最下一檔的葉片。

設計原理

  左邊這個是原版的渦輪槳葉,右邊是改良版本,葉片型式稍稍做了下改動,從流體力學的角度講,葉片上每個點由于旋轉半徑的不同,所以葉片上的每個地方線速度是不一樣的,葉梢(葉片尾部)部分線速度最大,代表做功能力越強,如果從葉片根部到葉梢部分都采用一個形狀,一個安放角(葉片與旋轉面的夾角)的話,那顯然是不合理的,必然存在功率的浪費,所以我們把葉片“扭”過一個角度,讓葉片的每個截面做功能力效率最大化,這樣就能帶來省電的效果。回過來來講興合樹脂的攪拌系統,整個攪拌系統我們什麼都沒有改,就改了六片葉子,結果就能省電12.5%,可謂驚喜。

數據分析

  前文一直所說的12.5%的省電效果,到底是如何得來?當然最好的辦法就是拿個電表去測,最直觀,但是場地不允許接電表,所以隻能通過計算得出。電機的實際功率才是我們真正想要的數據,注意,實際功率并不是電機的滿額功率,一般情況下,15T反應釜我們配的是22Kw的電機,但是,在使用時,實際功率并不是22Kw,在絕大部分時間裡,電機實際使用功率可能連一半都沒有達到,那實際功率怎麼得到?---隻能通過測電流來計算,而每時每刻的電流可以DCS系統自動生成。
實際功率P=1.732*U*I*COSφ,其中COSφ為功率因素,一般取0.85,電壓U是變頻的,但是也可以計算得來(不是簡單的380V),不過也是固定值,這裡不做詳述。此公式中隻有電流I是變量,真正省電與否,決定權就在這個電流裡。我們取保溫時候的電流值,通過計算得出新老版本的實際功率,12.5%就是通過如此得來,令我們吃驚的不僅僅是這個比率,還有實際功率的大小,在樹脂保溫的狀态開始到結束,實際功率小的驚人,這裡不展開講,感興趣可以單獨聊聊。

CFD軟件模拟

  其實在制作攪拌之前,我們就按照實際圖紙3D建模,通過專業的流體軟件模拟了一下物料在反應釜的攪拌形态,液面高度到右下藍框附近。通過軟件生成的流線圖、渦量圖等對比兩種攪拌型式的優劣點。

  (完全模拟實際情況,雙盤管布置,物料粘度設置1.0帕斯卡秒,轉速五十轉等條件)

 首先我們來看流線圖,模拟物料粒子在釜内的運動軌迹,不同流速不同顔色可以區分,左邊是原版,右邊是新版。

  接下去是渦量雲圖,代表攪拌過程中産生的漩渦強度。左邊是原版右邊是新版。
  通過對比,我們可以看出,攪拌的強度,新型的葉片是不如老版的,特别是在渦量圖裡面,漩渦的強度明顯要比右邊新版的要強,所以說任何型式的節能攪拌都是在犧牲扭矩的代價下完成的,通俗的話來講,左邊使用的是蠻力,右邊使用的是巧力,但最後為什麼兩者反應時間一樣呢?說明左邊扭力雖大,但是存在許多的扭力浪費,從省電意義上就是功率的浪費。
  總的來說,作為一次小小的改進,能有如此的成績應該說是不錯了,證明我們的方向是正确的,未來需要改進的,通過這次實驗結果,也已明确。從幾年前的封頭硬保溫,再到現在的節能型攪拌,希望無錫恒達的每一點技術上的改進,都能夠為中國的UPR行業做出一點點貢獻。
  作者注:本篇文章由于是公共文章,文中内容略有保留,感興趣可以私下交流。
  張欣 13961805085 (微信同号)

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