搅拌机各式各样,但从定性的理论分析和其参数选择来看,却有许多共同之处。它们都有物理的、运动的和几何的3组基本参数。下面以振动搅拌机为例来论述。
物理参数——混合物密度d,粘性_,剪应力f,弹性模量E,自由落体加速度g,搅拌时间t,搅拌系数b∥(b⊥),搅拌功率N等。
运动参数——激振器的振幅A和频率k,搅拌机构的旋转角速度k0或线速度v0,混合物在搅拌室的移动速度v等。
几何参数——搅拌筒半径R,高度H,长度L,叶片的形状和表示特征的线性尺寸,激振器的外表面积F,混合室容积V等。
当利用量纲分析法研究振动搅拌过程时,重要的事情也是从描述过程的所有参数中,选择独立的基本物理量,其量纲不能通过其他参数量纲的代数变换来获得。
振动机构、搅拌工作机构的运动和几何参数影响搅拌过程的动力学特性,此时,不同工作机构、振动机构与混凝土作用原理是不同的。若首先应主要保证混合物在宏观上层流的对流移动,那么第二位的任务就是在混合物结构—流变特性极大变化状态下,保证在微观上的扩散混合。这样的分析,揭示了过程的物理本质,可简化准则方程式。
搅拌功率的一般表达式为
选取基本物理量为d、k0,R,可得准则方程式
式中: C、m1、m2、m3、m4均为常数,其值由在实验中改变A、k、k0、H,通过回归分析来确定。
令
则
(1)当A、k、k0为常数,改变H时,C1、C2、C3均为常数,可得到关系式C0= f(C4),此时得到
取对数得:
改变加料高度H,确定
(2)当k、k0、H为常数,改变振幅A时,C1、C2、C4为常数,可得到关系式C0=f(C3),此时得到
取对数得:
改变振幅A,确定C3和m3,然后通过回归得到相关系数以及置信区间等。
3)当A、k0、H为常数,改变振动频率k时,C1、C3、C4均为常数,可得到关系式C0= f(C2),此时得到
取对数得:
改变振动圆频率k,确定C2和m2,,然后通过回归得到相关系数以及置信区间等。
4)当A、k、H为常数,改变搅拌叶浆的旋转角速度k0时,C3、C4为常数,C1、C2为变量,此时得到
取对数得:
改变搅拌轴转速k0,确定C1和m1,然后通过回归得到相关系数以及置信区间等。
5)确定常数C
其中,
即可求得搅拌功率的表达式。