弗劳德数

定义

弗劳德数（缩写为 Fr）是一个无量纲参数，用于描述流体流动中惯性力与重力之比。在混合技术中，该参数与混合工具的运动相关，其计算公式基于工具的周向速度 v、工具半径 r 以及重力加速度 g：

Fr = v² ÷ (g · r)

此外，它也可以通过转速 n 来表示。关键在于，该参数将两种相互竞争的影响进行了对比：混合工具推动物料运动的加速度，以及将物料拉回原位的重力。

对混合技术的重要性

弗劳德数表征了散装物料的运动模式。当数值较小时，重力占主导地位，物料呈滑动和滚动状态。随着弗劳德数的增加，混合物料会被越来越频繁地抛起并疏松，直到能量输入高到足以导致颗粒损伤、按密度分层或产生不希望出现的升温现象。对于特定任务而言，哪个范围是合适的，取决于产品和工艺目标，并通过试验确定。

应用范围与界定

弗劳德数适用于旋转式自由落体混合机、滚筒式混合机和抛投式混合机，以及配备水平安装混合工具的系统。对于采用强制翻转的立式混合机，弗劳德数并非设计或放大（Scale-up）的依据。关键在于，其混合原理在所有尺寸下保持一致，且翻转作用能覆盖整个混合腔（无论填充度如何）；其可转移性需在技术中心使用原始产品进行验证。

在工艺放大中的应用

在其适用范围内，为获得可比的运动条件，在规模跃变时通常将弗劳德数保持恒定。随着搅拌器半径的增大，允许的转速会随之降低。相比之下，按体积比延长混合时间并非一种可行的方法，因为这无法反映实际的流动状况。

局限性

弗劳德数仅描述两种力之间的比值。剪切应力、停留时间分布、细小颗粒间的附着力、湿度以及热传递等因素均未被纳入其中。因此，它仅作为设计参考，不能替代在足够大规模下进行的混合试验。