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静态混合器计算1.1 选类型选型依据：HG/T 20570.20-95 静态混合器设计已知：在工作温度为35℃，系统压力为1.8MPa 下，静态混合器各股物流的物料 质量流率 kg/h 密度 kg/m³ 体积流率 m³/h 粘度 mPa·s 直馏柴油 27777.8 810.4 34.28 2.03 液氨 116.0 587.4 0.20 10.5 乙二醇 3472.2 1102.0 3.15 0.0136 Σ31366.037.63根据表1.1，三股物料粘度均小于100mP·s ，选择SV 型静态混合器较合适。
1.2 流速总体积流量：h /m 63.374.5870.116110210472.34.8101078.27333321=+⨯+⨯=++=V V V V 根据表1.2，选择静态混合器管径为：mm 150=D流体流速：m/s 589.0360015.04468.373600422=⨯⨯=⨯=ππD V u对于低、中粘度流体的混合、萃取、中和、传热、中速反应，适宜于过渡流或湍流条件下工作，流体流速控制在m/s 8.0~3.0，m/s 589.0=u 符合情况。
1.3 具体型号选长径比为10=D L ，则 mm 150015010=⨯=L ，且设计压力为P=2.0MPa ，查表1.2，水力直径h d 取6mm ，所以该静态混合器型号规格为：SV-6/150-4.0-1500。
1.4 反应时间[]⎰-=Af X 0A AA0)(X R dX c t由于环烷酸与液氨的反应为1.5级反应，所以：()5.1Af 5.1A01X kc r -= []()⎰⎰-=-=Af Af05.1Af 5.1A0AA00A A A01)(X X X kc dX c X R dX c t 积分得：()5.0A05.0 Af 5.011kc X t ⋅--=-式中：k —为反应速率常数，-0.5-11.5kmol s m 89.49⋅⋅=k ；Af X —环烷酸转化率，由设计要求可得%3.99Af =X ； A0c —环烷酸浓度。
静态混合器的设置HG/T 20570.20—951 应用范围和类型1.0.1应用范围静态混合器应用于液-液、液-气、液-固、气-气的混合、乳化、中和、吸收、萃取反应和强化传热等工艺过程，可以在很宽的流体粘度范围（约106mPa·s）以内，在不同的流型（层流、过渡流、湍流、完全湍流）状态下应用，既可间歇操作，也可连续操作，且容易直接放大。
以下分类简述。
1.0.1.1 液-液混合：从层流至湍流或粘度比大到1：106mPa·s的流体都能达到良好混合，分散液滴最小直径可达到1～2μm，且大小分布均匀。
1.0.1.2 液-气混合：液-气两相组份可以造成相界面的连续更新和充分接触，从而可以代替鼓泡塔或部分筛板塔。
1.0.1.3 液-固混合：少量固体颗粒或粉未（固体占液体体积的5％左右）与液体在湍流条件下，强制固体颗粒或粉未充分分散，达到液体的萃取或脱色作用。
1.0.1.4 气-气混合：冷、热气体掺混，不同组份气体的混合。
1.0.1.5 强化传热：静态混合器的给热系数与空管相比，对于给热系数很小的热气体冷却或冷气体加热，气体的给热系数提高8倍；对于粘性流体加热提高5倍；对于大量不凝性气体存在下的冷凝提高到8.5倍；对于高分子熔融体可以减少管截面上熔融体的温度和粘度梯度。
1.0.2静态混合器类型和结构1.0.2.1 本规定以SV型、SX型、SL型、SH型和SK型（注①）五种类型的静态混合器系列产品为例编制。
1.0.2.2 由于混合单元内件结构各有不同，应用场合和效果亦各有差异，选用时应根据不同应用场合和技术要求进行选择。
1.0.2.3 五种类型静态混合器产品用途和性能比较见表1.0.2-1和表1.0.2-2，结构示意图见图1.0.2。
静态混合器由外壳、混合单元内件和连接法兰三部分组成。
五类静态混合器产品用途表表1.0.2-1五类静态混合器产品性能比较表表1.0.2-2注：①五种类型的静态混合器是按行业标准《静态混合器》（JB/T7660一95）的规定来分类和选型。
1、概念静态混合器是一种新型先进的化工单元设备，自70年代开始应用后，迅速在国内外各个领域得到推广应用。
众所周知，对于二股流体的混合，一般用搅拌的方法。
这是一种动态的混合设备，设备中有运动部件。
而静态混合器内主要构件静态混合单元在混合过程中自身并不运动，而是凭借流体本身的能量并借助静态混合单元的作用使流体得到分散混合，设备内无一运动部件。
2、流体的混合机理对于层流和湍流等不同的场合，静态混合器内流体混合的机理差别很大。
层流时是“分割---位置移动---重新汇合”的三要素对流体进行有规则的反复作用，从而达到混合；湍流时，除以上三要素外，由于流体在流动的断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体的细微部分进一步被分割而混合。
3、静态混合器的混合形态静态混合器在基本工艺流程中的组合方法见下图所示的两种类型。
在实际应用中往往将多种基本流程组合在一起使用。
两种液体汇合部位的结构，应根据液体的粘度、密度、混合比、互溶性等来确定。
尤其当两种液体一接触就反应或凝胶而相变时，更要注意汇合部位的结构、流速以及混合器的选择。
3.1层流的混合经静态混合器混合后的流体的混合形态，与经具有传动部件的混合机或搅拌机混合的混合形态有明显的差别。
图二表示采用静态混合器混合两种流体是产生的典型层流混合状态。
混合状态由条带状变为连续的或不连续的线状及粒子状，而状态的变化取决于流体混合时的雷诺数和韦伯数。
例如：当流速、粘度、混合器直径一定时，如果流体间表面张力大，流体的混合形态则从条带状转向线状，进而变化到粒子状。
混合器单元数、管径和流速的选定混合器的单元数和直径随流体的性质（粘度、互溶性、密度）、混合比、希望达到的混合状态、接触面上液体的结构变化等而不同，可通过试验和经验来确定。
通常基于雷诺数并经试验确定混合器的放大倍数。
但当雷诺数R e＜100（严格地说在1以下）时，混合程度、混合状态与雷诺数无关，只取决于混合器的单元数。
静态混合器计算
1.1 选类型
选型依据：HG/T 20570.20-95 静态混合器设计
已知：在工作温度为35℃，系统压力为1.8MPa 下，静态混合器各股物流的物料 质量流率 kg/h 密度 kg/m³ 体积流率 m³/h 粘度 mPa·s 直馏柴油 27777.8 810.4 34.28 2.03 液氨 116.0 587.4 0.20 10.5 乙二醇 3472.2 1102.0 3.15 0.0136 Σ
31366.0
37.63
根据表1.1，三股物料粘度均小于100mP·s ，选择SV 型静态混合器较合适。
1.2 流速
总体积流量：
h /m 63.374
.5870.116110210472.34.8101078.27333321=+⨯+⨯=
++=V V V V 根据表1.2，选择静态混合器管径为：mm 150=D
流体流速：
m/s 589.0360015.04
468
.373600422=⨯⨯=⨯=ππD V u
对于低、中粘度流体的混合、萃取、中和、传热、中速反应，适宜于过渡流或湍流条件下工作，流体流速控制在m/s 8.0~3.0，m/s 589.0=u 符合情况。
1.3 具体型号
选长径比为10=D L ，则 mm 150015010=⨯=L ，且设计压力为P=2.0MPa ，查表1.2，水力直径h d 取6mm ，所以该静态混合器型号规格为：
SV-6/150-4.0-1500。
1.4 反应时间
[]
⎰
-=Af X 0
A A
A0)(X R dX c t
由于环烷酸与液氨的反应为1.5级反应，所以：
(
)5
.1Af 5
.1A01X kc r -= []()
⎰⎰
-=-=Af Af
05.1Af 5.1A0A
A00
A A A01)(X X X kc dX c X R dX c t 积分得：
()5
.0A0
5.0 Af 5.011kc X t ⋅--=
-
式中：k —为反应速率常数，-0.5-11.5kmol s m 89.49⋅⋅=k ；
Af X —环烷酸转化率，由设计要求可得%3.99Af =X ； A0c —环烷酸浓度。
30A0m /kmol 012.063
.37260
/06.118/====
V M m V n c A 所以：
()s 4012
.089.495.01
993.015.0=⨯⨯--=
-t
单个静态混合器的反应体积：
3
22m 0265.05.115.04
4
=⨯⨯=
⋅=
π
π
L D V r
则空时：
s 53.23600
63.370265
.0=÷==
Q V r τ 选用两个静态混合器串联，则空时：τ=2×2.53=5.06s
由于是该反应是在液相中进行，可视为等容均相反应过程，故反应物料在静态混合器中的平均停留时间T=5.06s
由此可见，选择两个SV-6/150-4.0-1500静态混合器串联即可满足工艺要求。
1.5 压力降计算
查表1.2，空隙率0.1=ε，则：
8.14100
.11003.2589
.04.810006.03c h =⨯⨯⨯⨯=
=
-με
ρεu
d R e
查表1.3，当150≥εe R 时，摩擦系数：0.1≈f 静态混合器压力降：
MPa 070286.0Pa 70286006.00.3589.00
.124.8100.122
2
h 22c ==⨯⨯⨯⨯==∆d L u f
P ερ。
表 1.2
表 1.1
表 1.3。
