ADP搅拌设计新平台V5使用方法

1、AD P搅拌设计平台V5 0软件使用方法|JU0湖南怀化学院徐德华E-mail: xu_dh ; QQ: 423172643二0七年五月前g前言第久章产品介绍第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 2. 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.椭圆哇寸头图片与标准哇寸头尺寸查询窗 口三.符号意义W il / 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

2、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。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O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

3、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、雷诺准数尺0值和搅拌功前g产品介绍、 C3D、IX本产殆是一个应用于化工、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，能选择设计搅拌罐內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

4、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。本产胡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

5、）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，

6、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。2017/6/30产品介绍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。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

7、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NpRw曲线的模拟。2017/6/302017/6/30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

8、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 = Npp - n3- d5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（Ref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，恥意义恥越大流动越激烈； 越小流动越平稳。其值定义为：neiRe =-Np系塞验参数，一直由专业研究人士，通过迤获得确定条件下 的N卩Re的块据，并绘制为NpRw曲线（称为NpRf算图）,如果 条件不同必须设金修正。传统模型满足不了计算时依赖功率数怏实际条件与曲线f实际情况千变万修正系数更有限。（力矩M的测定必须对于液体搅

9、拌 能否找到更好的 功率计算模型呢？问题技术背景:2017/6/302017/6/30型不准确性国外CFD （流体力学设计）湍 不能满足搅拌设计的实际需求过程需求参数设计2017/6/302017/6/30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

10、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曲线的模拟。技术内容（续）:食构建搅拌力矩模型：操控参数） 操控参数）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 = /结构参数，液体性质参数， m2 = f2结构参数，液体性质参数，操控参数）Mn=fn（结构参数，液体性质参数,构建搅拌功率模型：nP = 3 M = 3 Mi=lnp =结构参数，液体性质参数，操控参数）开发者对丰乩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.12EHJ3ZIEEEH技术内容（

11、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）Px=f(h0,Yp,i|/,Y,a,p,R)P2=f(h,Yp,i|/,y,a,p,R)P3=f(h,Yp,v|/,y,a,p,R)P4=f(h0,ji,Yp,i|/,Y,a,p,R)技术內容（续）:机理模型的特点：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 o2.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

12、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软件平台运行ADP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展观界面, H2017/6/30创新亮点：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N卩，也不需要 Np尺算图及其修正；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

13、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 机理模型设计搅拌耀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）：久原理上，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。

14、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

15、技术参数： 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

16、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）：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、能设计扌当板的规格；4、能调节通风量大小；5、能改变搅拌器开启或圆盘状态；6、具有并径功能，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，即具有并径功能；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；22、能设计和调整搅拌器的安装间距和安装

17、底距；技术参数（续）： ADP的基本功能:23、能计算搅拌轴功率；24、能调节和设计搅拌转速，并能计算max功率下的适宜转速；25、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；26、能保存、查阅和打印设计计算数据；27、能计算高粘度液体下的搅拌功率；28、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；29、新增异扌当间距功能：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）22、模拟搅拌功率曲线（开发者专用）；特性对比序号算法名称

18、计算方法适用范围、优、缺点等实际情况1测M法Pv M适用于实验室、须放大设计2测定Np法P=Npp-n3-d5适用于实验、须放大设计；软件 例子：Bioreactor design Developed by P.TEvanSanten3CFD法使用CFD的子模块 MixSim ,提供了 湍流模型、网格能 量累积模拟流场见长，研究使用者证明 功率计算湍流模型不准确、可信度低, 并且依赖凭经验选择“边界参数”等, 网格法计算费时长。4ADP法机理模型群适用于实验与生产；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攪 拌过程的各项实际参数和需求进行设 计与计算。克服了

19、传统Np方法和CFD 的不足，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，具有外延性。312017/6/30特性对比（续）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 群问,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N

20、p功率数，准确快速，而且具有 外延性。VIB返回2.12017/6/30知识产权、行家评价中华人民共和国国家版权局名权另宋究成H期2007年W月巧口H次從我日期2Xm-FIJfi2KH权利取咼方式級始肢fl?全怫权榔记次09SR0GI264徐华:怀化学院W iitt机较件保沪条初 w 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_. 安装卸载X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 以丄韵版本，支持Windows 2000和Windows XP

21、的硬件系统即能满足该软件安装所需的硬件环境 要求。x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 oX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。X 1.登录欢迎使用ADP搅拌设计新平台软件联系人冲国湖南怀化学院徐德华老师E_mail:xu_dh QQ:423172643至该版本已经使用了464天用户密码:明码验证:机器信息:QJN彩版权所有：中国湖南徐德华当您获得使用权后，运行该系统时，系统首先会让您登录（见图2）, 输入正确密码后则进入系统的主界面x 2.主界面x系统主界面设计有5个菜单:图2两个主要的子菜卑图3:图3

22、:X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:发醪膛的结构设计搅拌罐搅拌器新法设计发酵搅拌耀容积与台数 从公称容积到结构尺寸 从结构尺寸到公称容祝新法耀结构和功率设计)楠H封头亘边:肓推荐值Q) 楠圆封头数据尺寸查询念)锚艇式搅拌功率设计迢图3:图3:壁厚搅拌轴径冷却面祝但)图3:窗口设ih徐住华x搅拌器新法设计菜单对应ADP搅拌器设计主窗口，见图4:匸)区鎮体结枸II物性操控1攪埒结枸1沒计结果古看搅拧器形式Ir选择躍型，介大型涩 C小型確设计径高比设计径径比0 |3Tton(m*3)Tw(Jiz 3)JDh)Di(n) p卧式搅#封头高径比I封头高HfI J |0

23、25 |0.5 挡板组數I贯度6)1系数“ IIH-爰填系劎0.7计算结睾盘厚I叶厚I 刪瞬| 揣并功率电机功率原机功率富亲功率n(ipm) I(nn)：l伽)：1ZJInn)： IP3(W)：珂刪):丨Pb(KW):PUIY)： ；maP3 丨_Him/irr H?TT- ai ;r 显示制分中间览果罐体结构参数设计幾体结枸攪持结枸板计结果查看搅并器彫式保存|说计$徐確华厂卧式起幷选择涩型：冷大型蘿确定耀容枳dJC水型耀设计径鬲比设计ssttTJJ1TJIZ出Vglm3) |30X 2-0P厂幣輕43H(2|5RdP(m) |2.602Vv(m*3)|2LH-x(n) 4.116Di(m)

24、|.867封头鬲径比1封头高HE Gi） I|丄|25|-65Vf(rTS) |2 57聂境荼跖0.7挡版组戲1玄度G）脣数咎扳筠曙垦间猱（2打|上J1LIMP计舁结呆閹:普那Cm）：|瞬砌卑电脱伽)：Pdy)： 1TniiKiir i 1 ?TI-図峑|PbOW）： 1Al丿卜总余功宰|rpm)I maxPOla s a 分中目红 1计算當|亠血|查看Kd| 和眨|別新|计算|券数释义区：绘图图5物性操控参数设计计舜结皋显示部分中何结果誌光!r聲严-fiinan* xiAl JK富并宰-n(Tpm)ELOY): I naxP3J保存|参数释义区:黴体结枸賜性操控设计结系查看搅幷器形式卧式攪幷

25、标料空度r昨1050菲牛顿型介午鯉M (Q) I25调节通风比：谓認压(atm)物科温sri?)1 261T 訂1J 2Jr1 1物料密填系数n晦电机效率可轴计算系拨功率醱cosy|0.86 J0.90 匸766转建4Jjn(rpm)圆周违厦 v- Dm/s雷诺准数 RexlO90|d?086|4. 7356查看搅TT器彫式搅拌器结构参数设计 de才 r i设计，徐年华E3 ABP損拌设计语平台（至頁阪）图7查看搅TT器彫式图#查看搅TT器彫式磺体结枸扬性球控攪拝结构谡计结果图#查看搅TT器彫式图#查看搅TT器彫式锥底卧式搅拌计算结耒ae I6in）：|计算器档间距底距径比I底距异径厂异档厂钟

26、M |s（id）2 pr c面轴顼角C ） 0 异詆筒I Sfi（m）：髙（m）寸第1挡|第2莒|第3描|笫4宿|笫罐5 |。1平直折叶聚F开启V 弧叶厂L1WW2（n）Di/B（S 与b 值Dll （n） |867LE ZJ 阡7173晅角L 与hoDi/E,L与 RlZg1U_d|o|.173|. 217 |?216叶旦I13挣50径trn）：lZJfim）：叶片薮I深度|2 jJ討2翁ra（m）|.86?IT越“率邃机功率厂-（H机功率厂宫处丄*罕P3W： IIPbOW）:丨KL 阿）：I1 iTukhv ui7lIAi;i, 品示却分中闫结果maxP3Ij查看KdJ 查弋眨|刷新| 计

27、算|保存|绘图图#查看搅TT器彫式球卒义区二ESJ3JEE图#设计计算结果口 ADP搅样设计新平台设计，徐往华礒体结枸畅性襟控攪拌结枸役计结果杏看搅并器形式攪拌挡数异径厂异档1 匹距1丄1_jj41 “S(m)2戸一 CG阿轴谡角( )|0导簸简頁径高(m)寸第挡I第碍I第3扌当|第4挡|第串|di平宜折叶桨二|开启v 弧叶厂Ll WhO2Gi) 1Di/B 与 MS叶片数1深度S)Dil(ji) |.86?Aid3. 249J|5173倾角( )与加Dl/L,L-5R15：(ii)1FdJZiJ屣867|opL73|.217 O-档间胆底距径比I底距计舁结果養厂SJ14砸琳住观甞功罕9 5口

28、血)：丨?3(XY). 11 liinan-富龙功罕1現rpm) maxP3：l显示吕分中间结果J保存多数释义区:WW 绘图|图8扌来丁乍曲呂I匕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 符号或数廳信息?将鼠标叠于符号或数聶信息丄品会在窗 口下方的参薮释义申出现相应的解释。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

29、给出相应的提示，用户 修改后再进行“刷新”与“计算”即可。Ei发酵罐公琢容积与发酵罐台数设计设计=徐篦华叵冈图9r有机酸或氨基酸发酵计算依据汙 H11SW图#图#年产任务Gift) Fj7设计规模1 I年工作日M 3301500装埴采数cp成品效价PP提膜总收率rp |o,84590发酵周期t厌发酵转化水平而雨(mg/mljI毎天放耀擢数F图#计算结果毎天发酵液 WfnT3 扶Texl9罐计算容祝VGrrT3T 訓10耀公称容祝|Text11VG(mA3I耀总台数FnTeHt12年实际产量G吨拜1T ext13遷实肇量.FrtuGfkq/S 台1 I吨产品斋发酵液向7吨IText15计算1图#

30、传热面积EH搅排轴径.传憩面积和理体壁厚的设计设计；徐镖华口叵冈罐f本壁厚传热面积标准生物热(Z稠投繼浓度搅拌功率(K.W1通风比IW进气口 *进气口水惋 和蒸汽压 Pb(mmHgJ 进气绝压 PKq2cmA进气口相 对湿度传热系数K|1692|25|0?2|25|23?58|3?5|0?7机械搅拌 热星Q2 (Kcal/hr) 汽化陛气 带走踐量 Q3 总热量Q (Kcal/hr)传热面积 (nT2) I匚世篡口发酵液乜物料密度Kq/m3生物代谢 热量Q1 gl加)冷却水出 口温度乜冷却水进 口温度七图久0封头图片图#图#回冈输入查询值标准封头尺才査询融般V脚剧湍洽髙焙11|亟呃画囑talE画誌朗K容瞬瞪创9僵省醸迄鲂S需希冏那回融H亀痢宛3007525.12112.00531.8894843. 7789