用ADP设计搅拌与计算搅拌功率.pptx

用ADP设计搅拌与计算搅拌功率－－ADP软件使用方法,湖南怀化学院 徐德华E-mail: xu_dh@163.com ; QQ: 423172643,二〇一七年 八 月,目 录,前 言 第1章：产品介绍 第2章：产品技术与特点 第3章：使用环境 第4章：使用方法 一．安装卸载 二．操作方法 1．登录 2．主界面 3．主窗口——ADP搅拌器设计暨功率计算主窗口 4. 罐体公称容积、封头容积的设计计算窗口 5. 轴径、传热面积、罐体壁厚的设计计算窗口 6. 椭圆封头图片与标准封头尺寸查询窗口 三．符号意义,前言,随着计算机的普及，应用软件也深入到了各行各业。为了在科技领域更好更规范地设计搅拌罐和计算搅拌器功率，我们分别依据传统的和创新的搅拌功率计算原理编制了《ADP搅拌设计平台》软件(Version5.0)，其主要功能是根据结构、物性和操控三大类参数进行搅拌罐、搅拌器结构与功率设计计算。 搅拌功率至今依赖含功率准数𝑵𝒑的经验公式计算；现成的𝑵𝒑都有确定的条件，且为数有限，不符合诸多的实际情况；企业在确定条件下测试搅拌器的𝑵𝒑 ，研究成本高，效率低，且计算范围受局限。ADP设计软件的核心和创新之处是用新的搅拌功率理论模型构建对搅拌功率的算法和对搅拌罐与搅拌器结构科学设计的策略，无需𝑵𝒑 ，设计时在可视界面即时改变和调整各项结构、物性或操控参数，即时得出相应变化的结构参数、雷诺准数𝑹𝒆值和搅拌功率数据；用于设计、设备改造校核和搅拌器功率准数的测试（不对用户用户开放）。ADP软件希望能给科技工作者及有关人员提供方便，有效地提高设计速度和效率，确保设计计算的先进性、科学性和准确性。,产品介绍,本产品是一个应用于化工、生物和食品行业立式搅拌罐的搅拌功率设计计算的软件，能辅助使用者设计搅拌罐和搅拌器的结构的相关尺寸，能选择设计搅拌罐内的物料性质参数和操作控制参数，可能辅助绘制其结构示意图，可以计算搅拌轴径、冷却面积、罐壁厚度，可以计算封头尺寸和封头容积，可以用传统Np功率计算方法计算搅拌功率，更主要的是您可以使用新的搅拌功率计算模型计算搅拌功率：用新法计算搅拌功率实际上是计算搅拌过程的理论轴功率。根据搅拌叶形式的不同，可以计算平桨叶斜桨叶的搅拌功率，可以计算螺旋桨叶搅拌器的搅拌功率，可以计算圆弧形搅拌叶、抛物线型搅拌叶，箭叶形搅拌叶以及后弯叶搅拌器等的搅拌功率。 　　 本产品可用于实际生产中对搅拌设备进行改造时的校核与检验工作，以获得最佳的搅拌动力需求设计和搅拌功率。 　　本产品甚至可以用于实验测试各种不同立式搅拌器的功率准数，以供研究搅拌器性能使用。 　　任何计算方法都是有条件的。本产品一般适用于立式搅拌罐，且粘度不太大的牛顿型液体或非牛顿型的单一组分液体或混合液体的搅拌设计计算。 放大设计和计算搅拌器功率的方法很多，但没有较好的基于计算机进行放大设计的软件、搅拌功率计算是基于传统的Np（功率准数）方法进行计算。而本软件是采用基于搅拌功率的理论机理模型进行编制和计算的，历经二十几年的推敲和实际检测，证明是符合工程应用实际的。 　　本软件方便在有利于工艺操作的条件下进行设备的放大设计计算。从此可以不要为计算搅拌功率而再为每个搅拌设备进行确定功率准数Np的实验了！本软件的核心技术是采用了新一代的搅拌功率机理计算模型，用于设备设计时的放大计算；用于现有搅拌罐改造的功率核算；用于观察单一因素改变时的功率变化；甚至可以用来测试具体条件下搅拌器的功率准数Np,省去耗时耗费的功率准数测试实验室的巨额投资。无论是用于搅拌器设备的实验、设计还是生产设备的改造，均可优化计算过程，节约成本和降低能耗，节省时间，提高效率，是化工搅拌技术研究发展中的关键理论基础和实践技术，具有广泛而现实的应用前景。,产品介绍,,5,2019/7/17,理论价值 依赖三大守恒定律和纯数学方法获得了一整套搅拌功率计算的机理模型群，反映了搅拌功率消耗与三大类实际参数(设备结构参数，物料特性参数，操作控制参数)之间数学函数关系，机理模型是构建ADP平台的核心技术。适用范围较大，具有创新性、科学性、外延性、扩展性和通用性。,,,6,2019/7/17,实际意义 ADP不依赖功率数𝑵𝒑算图及其修正公式，直面搅拌过程的结构、物性、操控参数，在软件可视界面进行设计与计算，实用高效，节能可靠。 从设计源头抓好节能降耗，缩短设计周期,提高设计效率，保证搅拌效果；也能对现有生产过程进行搅拌性能校核计算；还可以面向实验进行设计计算；甚至可来对生产或实验搅拌设备进行功率数𝑵𝒑~𝑹𝒆曲线的模拟。,,,7,2019/7/17,社会效益 ADP相对传统模型和国外CFD，实现了技术核心层面的突破与跨越。搅拌技术涉及能源化工、医药化工、食品化工、机械制造以及冶炼化工等诸多方面，ADP搅拌设计新平台具有广泛的市场和很好的实际应用价值。 据本人了解，自2009年底，《AAA搅拌器搅拌功率辅助设计》（《ADP搅拌设计新平台》的前身）发布以来，国内很少或再没有花巨资引进国外的关于搅拌技术研究的硬件实验平台和软件平台了。在国内搅拌技术行业影响较大，有力地推动了搅拌技术的进步！,技术背景:,工业搅拌设备设计，液体搅拌功率计算长期依靠传统模型: 𝑷=𝑵𝒑 ∙𝝆∙𝒏 𝟑 ∙ 𝒅 𝟓 计算𝑷时依赖实验测定功率数𝑵𝒑，或依赖实验测定力矩𝑴 功率数𝑵𝒑受许多因素的影响：𝑵𝒑=𝒇(𝑹𝒆,结构参数，液体性质参数，操控参数） 雷诺数𝑹𝒆为反应流体流动状态的数，𝑹𝒆意义𝑹𝒆越大流动越激烈；越小流动越平稳。其值定义为： 𝑹𝒆= 𝝆∙𝒏∙𝒅 𝝁 𝑵𝒑系实验参数，一直由专业研究人士，通过实验获得确定条件下的𝑵𝒑~𝑹𝒆的数据，并绘制为𝑵𝒑~𝑹𝒆曲线（称为𝑵𝒑~𝑹𝒆算图），如果条件不同必须设法修正。,,8,2019/7/17,,技术背景:,传统模型满足不了工业搅拌设计技术发展的需求; 计算时依赖功率数𝑵𝒑，需要𝑵𝒑~𝑹𝒆功率曲线或算图； 实际条件与曲线或算图的条件不同时必须修正； 实际情况千变万化，现有𝑵𝒑~𝑹𝒆曲线或算图有限，修正系数更有限。 力矩𝑴的测定必须有良好的仪器，且只能用于实验； 国外CFD（流体力学设计）湍流模型不准确性、不能满足搅拌设计的实际需求。,,9,2019/7/17,,,答案是肯定的！ 解决此问题的 ADP终于诞生了！,问题：对于液体搅拌能否找到更好的功率计算模型呢?,,构建搅拌设计平台,总体思路 ：,罐体结构设计,搅拌功率,10,搅拌器结构设计,物性参数设计,操作控制参数设计,自动模拟𝑵𝒑~𝑹𝒆曲线,𝑵𝒑~𝑹𝒆 功率曲线,开始,构建机理模型群,基础、关键、技术核心,返回,过程需求参数设计,计算搅拌功率,用机理模型计算,数据库,其它功能(省略),技术内容,基本原理： 联系三大类参数（罐体、搅拌器以及附件的结构参数，被搅拌液体的性能参数，工艺操控参数），根据理论物理、化学工程以及流体力学等基础学科理论、从能量平衡、动量平衡和角动量平衡出发，利用数学分析手段，历经二十余年探索分析建立众多的搅拌机理模型群；据此依靠计算机软件技术构建为《ADP搅拌设计新平台》，能直接面向生产工艺过程的需求进行设计和计算，不依赖功率数𝑵𝒑的算图及其修正公式，在计算机软件界面完成搅拌设计过程、计算搅拌功率；能对现有生产过程进行搅拌性能校核；甚至可用来对生产或实验搅拌设备进行功率数𝑵𝒑~𝑹𝒆曲线的模拟。,,11,2019/7/17,技术内容(续)：,构建搅拌力矩模型： 从三大基本平衡原理和生物物理、液体工程力学等学科知识入手 𝑴 𝟏 =𝒇𝟏 结构参数，液体性质参数，操控参数 𝑴 𝟐 =𝒇𝟐 结构参数，液体性质参数，操控参数 　 …… 𝑴 𝒏 =𝒇𝒏 结构参数，液体性质参数，操控参数 构建搅拌功率模型： 𝑷=𝝎·𝑴=𝝎 𝒊=𝟏 𝒏 𝑴𝒊 𝑷=𝝎 𝒊=𝟏 𝒏 𝒇𝒊 结构参数，液体性质参数，操控参数 开发者对十几套不同形式的常用搅拌器，分别创建了功率计算的理论模型，称为模型群，模型群是计算搅拌功率的核心技术.,,12,2019/7/17,技术内容(续)：,机理模型群主要部分的基本形式 　　　(请理解为保密没有给出模型群的具体形式),,13,2019/7/17,,P1=f(h0,Yp,ψ,γ,α,β,R) (1) P2=f(h,Yp,ψ,γ,α,β,R) (2) P3=f(h,Yp,ψ,γ,α,β,R) (3) P4=f(h0,μ,Yp,ψ,γ,α,β,R) (4) ……,技术内容(续)：,,,14,机理模型的特点： 1.没有实验参数，纯理论机理模型 根据搅拌的物理原理、液体动力学原理和数学微积分基本原理做出来的纯理论计算模型，除了有设备的结构参数外没有一个经验参数，模型中的Q等参数在使用中都是固定值。因此计算搅拌功率时不需要功率数𝑵𝒑 。 2. 每种类型搅拌器都会有一套具体的理论模型 机理模型群全方位、本质地反应复杂的搅拌系统中搅拌功率与相关参数的函数关系，虽然形式没有𝑵𝒑经验模型简单，看似把“简单”变复杂了，但用现代计算机技术又会把非常复杂的运算变得十分简单快捷。 基于机理模型、构建ADP软件平台 基于软件设计技术、数据库技术、绘图技术完成ADP软件平台构建，解决机理模型应用问题和安全密保问题,2019/7/17,运行ADP,展观界面,创新亮点：,,15,2019/7/17,ADP搅拌功率之机理模型属于原始创新，具有原创性、开拓性。 机理模型中全为实际参数及有确定值的常数。ADP计算搅拌功率，不需要测𝑴 ，不需要𝑵𝒑 ，也不需要𝑵𝒑~𝑹𝒆算图及其修正；甚至可以反过来计算𝑴，可以计算𝑵𝒑并模拟生成𝑵𝒑~𝑹𝒆曲线。 在化工设备制造、搅拌设计行业，根据工艺需求和设备结构、物性条件以及操作控制参数，用无𝑵𝒑参数的机理模型设计搅拌罐和搅拌器与计算搅拌功率，除申请者报道外，国内外至今未见其他人提出关于搅拌功率计算的机理模型。,创新亮点(续)：,,16,2019/7/17,1 ．原理上，机理模型是理论创新研究，全面反应搅拌功耗的力学特征，全面反应搅拌功耗与结构的联系，充分反应与被搅拌液体之主要物性的联系，充分反应与搅拌操作控制参数的联系。诸多因素（三类参数）引起搅拌阻力F的大小变化，被描述为数学表达形式；用数学形式描述和表达相关连或相似搅拌叶的差异；用三大守恒定律和纯数学方法得出的搅拌功率计算的数学力学关联式方程组（机理模型群），是我们实现创建搅拌机理模型的关键创新点。用机理模型群计算搅拌功率时不需要𝑵𝒑功率数，搅拌功率理论模型必然是行业内最新的。 2 ．关系上，机理模型是典型的多学科交叉研究项目，融合化学工程、生物工程、物理学、液体力学、信息学等多学科的理论、方法和技术，利用机理模型，初步研究搅拌反应罐和搅拌器的结构参数、被搅拌液体的特性参数、搅拌操作控制参数与搅拌功率消耗之间关系，从机理层面了解搅拌的规律。 3 ．做法上，缩短理论研究与实际应用的时空距离，构建好模拟设计计算平台，为机理模型应用于工程实际排障导航，能很快地服务于实际产业。 4．软件应用安全上，实现一个用户一台机器一个安装包，同时实现对用户信息（包括机器信息）进行三重技术加密。,返回,技术参数:,,17,2019/7/17,ADP有三个版本，都由Windows平台支持运行。 1、实用版：适用于大中小型搅拌设备，具有搅拌罐结构设计，提供5挡搅拌器结构设计，提供十二种搅拌叶选型，提供搅拌器直径异径设计功能，提供挡板条件设计，提供平底与椭圆底封头设计；提供基本参数设计（转速、装填率、密度、粘度、通风罐压、罐温等），绘制整体结构示意图，计算搅拌轴径、盘厚、叶厚、搅拌功率、电机功率。 2、高级版：包含实用版的全部设计功能，增加多类型搅拌桨组合设计功能（新增高速锯齿分散盘桨、锚框组合桨），搅拌器各挡之间异间距设计功能。 3、至尊版：包含高级版的全部设计功能，新增高速锯齿分散盘桨、开孔桨,锚框组合桨；具有卧式和倾斜式搅拌设计计算功能，导流筒设计功能；具有弧形页面设计计算功能，多罐底类型。,技术参数(续):,,18,2019/7/17,ADP的基本功能： 1、选择大罐或小罐，计算罐体的相应数据； 2、设计和改变罐子的径高比，设计和改变罐直径与搅拌器直径的比值； 3、能设计挡板的规格； 4、能调节通风量大小； 5、能改变搅拌器开启或圆盘状态； 6、具有异径功能，能设计多达五档不同直径、不同型式的搅拌器； 7、 提供多种（常用和不常用的多达十几种）搅拌器的选型； 8、能手动设计不同层的搅拌器的直径，即具有异径功能； 9、能选择搅拌器叶片数； 10、能调整罐封头高度及封头高径比； 11、能调整搅拌叶的安装倾斜角度； 12、能设计和调整搅拌器的安装间距和安装底距；,技术参数(续):,,19,2019/7/17,ADP的基本功能： 13、能计算搅拌轴功率； 14、能调节和设计搅拌转速，并能计算max功率下的适宜转速； 15、能计算搅拌轴大小、计算搅拌叶的厚度、计算涡轮搅拌器圆盘厚度； 16、能保存、查阅和打印设计计算数据； 17、能计算高粘度液体下的搅拌功率； 18、能在同一搅拌轴上选择多种搅拌器(叶)类型进行组合安装设计，可计算搅拌叶的相关数据； 19、新增异挡间距功能：即多挡搅拌器情形时，各相邻挡间隔距离可以进行不同的设计。 20、卧式和倾斜式搅拌设计计算功能，导流筒设计功能；弧形页面设计计算功能，多罐底类型。（至尊版专用） 21、模拟搅拌功率曲线（开发者专用）；,特性对比,,20,2019/7/17,特性对比(续),,21,ADP搅拌设计新平台的优越性： ADP搅拌设计新平台的核心技术是搅拌功率计算理论模型群[15]，这类模型系纯粹的数学机理模型，准确地反映搅拌系统中诸多参数与搅拌功率的函数关系。可以直接针对实验或生产搅拌过程的各项实际参数和需求进行设计与计算。 ADP法的优越性是，用机理模型来反映了复杂的搅拌问题的本质，克服了传统𝑵𝒑方法和CFD的不足，实现对搅拌易操控的设计和计算。 机理模型对功率的计算无需用网格累积能量，不要选择“边界参数”，当然也无需𝑵𝒑功率数，准确快速，而且具有外延性。,2019/7/17,返回,知识产权、行家评价,《ADP搅拌设计新平台》软件，软件原名《AAA搅拌罐搅拌功率辅助设计》，现名ADP搅拌设计新平台，简称ADP，是一款直接面向生产过程的设计软件，由全国第一届搅拌技术专家委员会委员、怀化学院副教授徐德华开发成功，2009年12月31日，已获得国家软件著作权，拥有自主知识产权（《AAA搅拌罐搅拌功率辅助设计》授权号2009SR061264，证书编号0188263）。,,22,2019/7/17,使用环境,硬件设备信息 本软件的硬件需求不高，一般的计算机硬件性能都具备运行本软件的条件。开发本软件的基本硬件环境是：奔腾4CPU，512MB内存，1024×768的分辨率。 软件支持信息 《ADP搅拌器设计平台》使用可视化编程软件编制， Windows2000、Windows XP版本及其以上的操作系统都能支持它的运行。,使用方法,一． 安装卸载 本款软件安装简单。当拥有该软件包后，找到软件包中的setup.exe,双击执行安装。支持该款软件的操作系统是Windows 2000和Windows XP及其以上的版本，支持Windows 2000 和Windows XP 的硬件系统即能满足该软件安装所需的硬件环境要求。 在WIN7以上操作系统中安装时须以管理员身份运行安装程序setup.exe。 卸载该软件的方法是在控制面板中，选择添加或删除程序项内的该软件名称，点击删除即可。,二．操作方法,1．登录,图1,当您获得使用权后，运行该系统时，系统首先会让您登录（见图1），输入正确密码后则进入系统的主界面,2．主界面 系统主界面设计有5个菜单：,图2,两个主要的子菜单,罐体适用项目计算菜单和搅拌罐搅拌器新法设计菜单下的子菜单见图3：,图3：,主窗口,搅拌器新法设计菜单对应ADP搅拌器设计主窗口,见图4：,图4,罐体结构参数设计,,图5,物性操控参数设计,,图6,搅拌器结构参数设计,,图7,设计计算结果,,图8,操作要点,主要设计参数的输入与选择： 独立性参数必须输入或选择；根据不同的类型和结构进行相应的数据输入或选择。数据输入框一侧都有相应的符号或数据信息，将鼠标置于符号或数据信息上面会在窗口下方的参数释义中出现相应的解释。   刷新： 非独立性参数可以不输入，刷新后会自动计算并显示。   计算： 计算搅拌功率，如果数据没有逻辑错误，用户单击“计算”命令按钮后，“计算结果”区就会显示搅拌轴径、圆周速度、雷诺准数以及相应的搅拌器的搅拌功率等数值。如果数据设计有逻辑错误，系统会给出相应的提示，用户修改后再进行“刷新”与“计算”即可。,罐体公称容积、封头容积的设计,,图9,轴径、传热面积、罐体壁厚的设计,,图10,椭圆封头图片,,图11,标准封头尺寸查询,,图12,三、符号意义,The end,