攪拌的運行轉速應該避開臨界轉速多少

攪拌的運行轉速應該避開臨界轉速多少的范圍，不同的專家有多種看法，比如，《機械設計手冊（第五版）》認為當工作轉速低于一階臨界轉速時，其工作轉速應取N/N_k<0.75，當工作轉速高于一階臨界轉速時，其工作轉速應選在1.4N_k1<N<0.7N_k2。Edward Paul認為應避開臨界轉速20%。陳乙崇主編的《化工設備設計手冊-攪拌設備設計》對不同條件下的情況做了細化，HG20569也做了類似的細化，有興趣的讀者可直接去查HG20569中的表格。

《化工設備設計手冊-攪拌設備設計》和HG20569中都提到一般攪拌器應N/N_k<0.7，氣液體系應N/N_k<0.6，對柔性軸，1.3<N/N_k<1.6。新版的HG20569中，又標注上“如果設計者有更準確的計算方法或有效的試驗手段，可以適當放寬。

從前文葉片數量的影響可知，對槳式攪拌器來說，其葉片數量為2片，故有0.45<N/N_k<0.55，《化工設備設計手冊-攪拌設備設計》中關于槳式攪拌器的描述是正確的，HG20569中將槳式攪拌器擴展到葉片式攪拌器的描述則是錯誤的，其提到的葉片式攪拌器包括槳式、開啟渦輪式、三葉后掠式和推進式等，不包括錨式、框式、鼠籠式和螺帶式等。（關于葉片數量對臨界轉速的影響另文敘述）

對于氣體-液體的攪拌介質而言，由于氣體的沖擊，葉輪受到的不平衡力更大，且由于氣體的存在，攪拌軸的阻尼系數更小，因此，這兩本參考書都針對氣液介質取了較低的轉速。但是，這里未考慮到氣體的量比較小不會產生較大沖擊的情況，也未考慮到氣體十分均勻的情況。當氣體十分均勻、對攪拌器的沖擊較為平衡時，氣液體系可以和單液相體系做同樣的考慮。

關于柔性軸，當缺乏二階臨界轉速的計算數據時，只能根據一階臨界轉速取個大致的結果，且在不知道二階臨界轉速的情況下，轉速的上線也盡量取的低些，所以就有了1.3<N/N_k<1.6的說法，但現在的有限元分析方法可以較準確計算出二階臨界轉速的情況下，可以使轉速各避開兩個臨界轉速一定的值，比如：

1.3 N_k1 < N <0.7 N_k2

式中 N_k1——一階臨界轉速，rps；

N_k2——二階臨界轉速，rps。

另外，當氣體對攪拌器的沖擊較為平衡時，也可使用柔性軸，這在自吸式攪拌機中已有大量成功的工業應用。自吸式攪拌機吸入氣體后將氣體分散成小氣泡排到液相中，因此氣體的沖擊較平衡，只是氣體對攪拌器的阻尼系數較小，轉速需避開臨界轉速更多些。

對固液體系而言，當固含量很高時，或者在固體中啟動時，流體的沖擊也比較大，攪拌轉速也許避開臨界轉速更多些。文中不同狀態下的攪拌器水力學系數也可部分體現流體對攪拌器沖擊力的大小。

綜上所述，結合作者的經驗，作者認為，在一般狀態下，攪拌器的轉速應避開臨界轉速20%，即：

N/N_k<0.8

1.2 N_k1 < N <0.8 N_k2

當流體對攪拌器的沖擊力較大或阻尼較小時，比如氣液過程或高固含量過程，攪拌器的轉速應避開臨界轉速30%，即：

N/N_k<0.7

1.3 N_k1 < N <0.7 N_k2

對設置了底支撐的攪拌軸來說，近似的計算方法得到的結果誤差更大些，但是由于攪拌軸的撓度變小，攪拌軸可在更接近臨界轉速的工作點工作，即使臨界轉速的誤差達到10%也不會帶來太大的影響，因此按上述范圍避開臨界轉速也已經足夠。

另外，攪拌轉速越低，流體的雷諾數越小，流體對攪拌器的阻尼就越大，攪拌軸在臨界轉速點進行工作時軸的橫向撓度也未必很大，因此，對低轉速攪拌來說，攪拌轉速避開臨界轉速不需要太多。根據筆者的經驗，轉速越低，越可以在接近臨界轉速的工作點進行工作，但缺乏有理論性的數據與判據，因此此處僅將此概念提出。