流型选择
根据流体物性、混合要求来确定流体流型。流型受表观的空管内径流速控制。
1 对于中、高粘度流体的混合、传热、慢化学反应，适宜于层流条件操作，流体流速控制在0.1～0.3 m/s。
2 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0.3～0.8m/s。
3 对于低粘度难混合流体的混合、乳化、快速反应、预反应等过程，适宜于湍流条件下工作，流体流速控制在0.8～1.2m/s。
4 对于气-气、液-气的混合、萃取吸收、强化传热过程，控制气体流速在1.2～14 m/s的完全湍流条件下工作。
5对于液-固混合、萃取，适宜于湍流条件下工作，设计选型时，原则上取液体流速大于固体******颗粒在液体中的沉降速度。固体颗粒在液体中的沉降速度用斯托克斯（Stokes）定律来计算：
 (2.0.1)
式中
V颗粒——沉降速度，m/s；
d——颗粒******直径，m；
ρ颗粒、ρ液体——操作工况条件下，颗粒、液体的密度，kg/m“；
μ——操作工况条件下的液体动力粘度，mPa·s；
g——重力加速度，9.81m/s2。
静态混合器混合效果与长度的关系
静态混合器长度的确定：一是由工艺本身的要求，二是通过基础实验和实际应用经验来确定注①。
1 湍流条件下，混合效果与混合器长度无关，也就是在给定混合器长度后再增加长度，其混合效果不会有明显的变化。推荐长度与管径之比L/D＝7～10（SK型混合长度相当于L/D＝10～15）。
2 过渡流条件下，推荐长度与管径之比L/D＝10～15。
3 层流条件下，混合效果与混合器长度有关，一般推荐长度为L/D＝10～30。
4 对于既要混合均匀，又要尽快分层的萃取过程，在控制流型情况下，混合器长度取L/D＝7～10。
5 流体的连续相与分散相的体积百分比和粘度比关系，如果相差悬殊，混合效果与混合器长度有关，一般取上述推荐长度的上限（大值）。
6 对于乳化、传质、传热的过程，混合器长度应根据工艺要求另行确定。
注：①以上所列混合效果与混合器长度的关系是指液-液、液-气、液-固混合过程的数据，对于气-气混合过程，其混合比较容易，在完全湍流情况下L/D＝2～5即可。
静态混合器的压力降计算公式
对于系统压力较高的工艺过程，静态混合器产生的压力降相对比较小，对工艺压力不会产生大的影响。但对系统压力较低的工艺过程，设置静态混合器后要进行压力降计算，以适应工艺要求。
1 SV型、SX型、SL型压力降计算公式：
 （2.0.3-1）
 (2.0.3-2)
水力直径(dh)定义为混合单元空隙体积的4倍与润湿表面积（混合单元和管壁面积）之比：
 (2.0.3-3)
式中
ΔP——单位长度静态混合器压力降，Pa；
f——摩擦系数；
ρc——工作条件下连续相流体密度，kg/m3；
u——混合流体流速（以空管内径计），m/s；
ε——静态混合器空隙率，ε=1—Aδ
dh——水力直径，m；
Reε——雷诺数；
μ——工作条件下连续相粘度，Pa·s；
L——静态混合器长度，m；
ΔA——混合单元总单面面积，m2；
A——SV型，每m2体积中的混合单元单面面积，m2/m3
| dh mm |
2.3 |
3.5 |
5 |
7 |
15 |
20 |
| A m2/m3 |
700 |
475 |
350 |
260 |
125 |
90 |
δ——混合单元材料厚度，m，一般δ= 0.0002m；
D——管内径，m。
摩擦系数（f）与雷诺数（Re）的关系式见表2.0.3-1和图2.0.3所示。
- SH型、SK型压力降计算公式
 (2.0.3-4)
 (2.0.3-5)
摩擦系数（f）雷诺数（ReD）的关系式见表2.0.3-2和图2.0.3所示。关系式的压力降计算值允许偏差±30％，适用于液-液、液-气、液-固混合。
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SV型、SX型、SL型静态混合器f与Reε关系式
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表2.0.3-1
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混合器类型
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SV-2.5/D
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SV-3.5/D
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SV-5～15/D
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SX型
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SL型
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层流区
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范 围
关系式
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Reε≤23
f＝139/Reε
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Reε≤23
f＝139/Reε
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Reε≤150
f＝150/Reε
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Reε≤13
f＝235/Reε
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Reε≤10
f＝156/Reε
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过渡流区
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范 围
关系式
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23＜Reε≤150
f＝
23.1Reε-0.428
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23＜Reε≤150
f＝
43.7Reε-0.631
|
—
—
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13＜Reε≤70
f＝
74.7Reε-0.476
|
10＜Reε≤100
f＝
57.7Reε-0.568
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湍流区
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范 围
关系式
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150＜Reε≤2400
f＝
14.1Reε-0.329
|
150＜Reε≤2400
f＝
10.3Reε-0.351
|
Reε＞150
f≈1.0
|
70＜Reε≤2000
f＝
22.3Reε-0.194
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100＜Reε≤3000
f＝
10.8Reε-0.205
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完全湍流区
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范 围
关系式
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Reε＞2400
f≈1.09
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Reε＞2400
f≈0.702
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—
—
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Reε＞2000
f≈5.11
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Reε＞3000
f≈2.10
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SL型、SK型静态混合器f与ReD关系式
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表2.0.3-2
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混合器类型
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SH型
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SK型
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层流区
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范 围
关系式
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ReD≤30
f＝3500/ReD
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ReD≤23
f＝430/ReD
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过渡流区
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范 围
关系式
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30＜Reε≤320
f＝646ReD-0.503
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23＜Reε≤300
f＝87.2ReD-0.491
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湍流区
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范 围
关系式
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ReD＞320
f＝80.1ReD-0.141
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300＜ReD≤11000
f＝17.0ReD-0.205
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完全湍流区
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范 围
关系式
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—
—
|
ReD＞11000
f≈2.53
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气-气混合压力降计算公式
气-气混合一般均采用SV型静态混合器，其压力降与静态混合器长度和流速成正比，与混合单元水力直径成反比。对不同规格SV型静态混合器测试，关联成以下经验计算公式：
 (2.0.3-6)
式中
ΔP——单位长度静态混合器压力降，Pa；
u——混合气工作条件下流速，m/s;
ρc——工作条件下混合气密度，kg/m3；
L——静态混合器长度，m；
dh——水力直径，mm。
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高效换热器
