






机械搅拌器对高粘度液体如何混合
今天我们来讨论如何使用机械搅拌器对高粘度液体进行均匀混合,说到粘度,先要说粘性,粘性是指液体阻碍自身运动的一种内摩擦阻力,衡量粘性的单位就是粘度,粘度如果过大,影响液体的粘滞力就会过大,即使机械搅拌器在正常运转,其影响到的液体也只不过是桨叶所在的那一层,离桨叶稍微远一点的地方的液体几乎都是不运动的,在这种情况下就没有必要继续进行搅拌,不但没有好处而且有坏处,会影响到液体的性质,化学反应,传热等一系列反应。
在这种情况下,单纯的提高机械搅拌器的转速是意义不大的,这样不但不会使液体充分混合,还会形成沟流,使粘度过大的液体均匀混合,需进行的操作是将桨叶和液体的接触面积加大,直接的方法是更换合适的桨叶。那么什么样的桨叶合适呢?
个就是叶轮的外直径更大,桨叶宽度更大的,这类桨叶可以加大与液体的接触面积,外直径更大,就保证了液体在横向上的充分搅拌。
第二个就是增加机械搅拌器桨叶的层数,如果容器较深,这样就可以在纵向上保证液体的充分混合。
不过,一般来说这两个措施可以同时采用,必要时还可以使用螺带式搅拌器。
在这里需要额外强调的一点是,对于高粘度液体的混合搅拌,需要注意其自身的粘温效应,温度越高粘度就越小,如果温度和粘度的变化会影响到我们所想要的搅拌结果,那么,机械搅拌器对于温度和转速的控制就十分重要了,必要时可以进行加温,降低物料的粘度再进行搅拌,某些机械搅拌器的内容器底部就具备加温功能。
搅拌器中的底挡板和指形挡板
在之前的文章中,我们介绍过搅拌器中的竖挡板,今天我们仅对底档板和指形挡板进行介绍。
一,底挡板
顾名思义,底挡板安装在搅拌釜的底部,如图8-3所示。它对促进固体悬浮很有效,可避免在搅拌器的底部形成固体颗粒堆积,因而一般用于搅拌固体粒子形成的悬浮液。
对于湍流操作,阿克苏地搅拌器,推荐如图8-3 (a)所示的底部小挡板,挡板的参数为:d=0.5D; b=0.lD; h1=0.05D; w=0.1D; C=0.25D; e=0.5d。对于液液分散,水处理搅拌器,当分散相的密度小
于连续相时(如把油分散于水),化工搅拌器,若使用的搅拌器直径太小,则在釜壁易产生浮油;若使用的搅拌器直径太大,沥水池搅拌器,则在釜的中部易产生浮油。建议采用如图8-3 (b)所示的轻液挡板,可获得好的分散效果。挡板的参数为:d=0.4D; b=0.05~0.1D;Bw=0.07~0.1D; Sb=0.5d; eb=0.5d。
二,指形挡板及其他型式的挡板
指形挡板(如图8-4所示)类似手指形状,多用于安装在三叶后掠式搅拌器的搪玻璃搅拌釜中。指形挡板比板式挡板节省搅拌功率,亦能起到增加液体上下循环流的作用,有时指形挡板内可通入冷却水,可对搅拌器进行换热作用。一般情况下,指形挡板的设计参数为:管外径d=D/20;指形挡板宽度Wf=0.1D;厚度X=0.04D;间距Sf=0.2D;长度Lf=0.17D;指形挡板与容器内壁间距Sb=0.1D;指形挡板与容器底距离C=0.44D;管下端突出的指形挡板长度L=0.06D。



桨式和涡轮式搅拌器传热系数关联式
早的搅拌罐传热关联式是由Chilton于1944年提出的,对于使用单层平桨、并有碟形封头的圆筒形搅拌罐,其被搅拌液体对罐壁和内冷盘管的表面传热系数关联式分别如下:
以后许多研究者改变搅拌器的形状和相对尺寸进行传热研究,提出了很多搅拌罐传热关联式,由于一个关联式只对应于一个几何构形,这些关联式不便使用。
20世纪60年代中至70年代初日本的水科笃郎和永田进治等提出了包含多种桨型和多个尺寸参数的统一关联式,如永田对于桨式和涡轮式两种叶轮,且罐内有挡板而无内冷管的情况,并Re大于100。得如下关联式:
对于罐内无挡板而有内冷盘管的情况,则物料对罐壁的表面传热系数关联式为:
当除去内冷管时,则须将上式的系数由0.51改成0.54。产生这6%的差别是由于内冷盘管的遮蔽效应。
永田也得出在Re>200,2 上式中包含了叶轮的多个几何参数,如叶径6、罐径D、叶轮离罐底度c、叶片倾角、叶片数孔。和液高等,大大拓宽了公式的适用范围。 20世纪70年代,日本的佐野雄二等对于桨式、涡轮式叶轮在湍流域的场合,进一步建立了罐内液体的单位质量搅拌功率ε与液体对罐壁和内玲管壁的表面传热系数的联系,得到了适用性广、且形式更简单的关联式: 式中,为被搅液对夹套的表面传热系数.W/(㎡.K);c为被搅液对内冷管壁的表面传热系数.W/(㎡.K);dc为内冷管外径.m;ε为单位质量被搅液消耗的搅拌功率,W/kg;v为被搅液运动黏度.㎡/s。 式(5- 17)计算物件时须以流体的本体温度和壁温的算术平均值作定性温度。
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