节能搅拌装置 -双鸭山搅拌器-中拓鼎承

机械搅拌器选用安装与流动状态分析

　　搅拌器的功能概括地说就是提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状以达到搅拌过程的目的。

　　搅拌器的搅拌作用由运动着的叶轮所产生，因此，叶轮的形状、尺寸、数量以及转速就影响搅拌器的功能。同时机械搅拌器的功能还与搅拌介质的物性以及机械搅拌器的工作环境有关。搅拌介质的物性的影响已如上文所述。另外，搅拌罐的形状、尺寸、挡板的设置情况、物料在罐中的进出方式都属于工作环境的范畴，这些条件以及搅拌器在罐内的安装位置及方式都会影响搅拌器的功能。

　黏弹性流体兼有黏性液体与弹性固体的特性，能在变形后呈现弹性恢复，具有与非依时性和依时性这两类非牛顿流体的黏性效应。聚合物熔体和溶液是典型的黏弹性流体，在定态剪切下表现出前述纯黏性非牛顿流体的特性，而当剪切发生变化（包括扩大、收缩流和非定态流动）时则表现出弹性。黏弹性流体具有以下特异流动行为。

　　(1)爬杆效应（Weissenberg效应），用搅拌器搅拌黏弹性流体时，转轴处的液面沿轴上升，离轴较远处的液面下降。这一行为与牛顿流体正好相反。为此在设计流体黏弹性较强的搅拌器时，应选择合适的搅拌器。否则，会因爬杆效应使流体全部包裹在搅拌器上，与搅拌轴同步旋转，从而使混合和传热等过程均不能正常进行。

　　(2)膨胀效应（Barus效应），黏弹性流体从圆管或小孔中流出时有射流膨胀现象，此时流出液的大直径dmax可达圆管内径d的2～3倍。黏弹性流体的膨胀程度与所流经的圆管长度有关，圆管越长，膨胀程度越小；而当圆管充分长时，膨胀比B (B=dmax/d)会达到一定值。膨胀比在聚合物加工中是一重要现象，通过测量膨胀比可获得法向应力差的信息。

　　(3)记忆现象（又称弹性滞后），施加压力梯度使黏弹性流体在管内流动；当突然移去压力梯度，黏弹性流体将反向移动一段距离后才停止。

　　(4)反向次流，在液体中插入一旋转圆盘，形成的主流是切向流，同时在转盘下方形成轴向次流。在牛顿流体中，次流的方向是轴中心处流体向上而四周流体向下；黏弹性流体则相反，轴心处流体向下而容器四周的流体向上运动。反向次流对搅拌器的搅拌、传质等操作是一个重要的影响因素。

拌装置中的搅拌体系分析

　　今天我们来分享一下搅拌器放大过程中的搅拌体系分析。通常来说，搅拌器的搅拌体系中某一点的状态可以通过一系列状态变量来表示。如温度、压力、流速、浓度等。作为一种基本方法，一个复杂的体系常常可以分解成几个简单的子体系进行实验和分析，从而使所获得的基本数据更有表征的价值，如在小试和模试中通常将反应和传递因素进行单独研究。但是被分离的变量之间常常存在互动和耦合效应，所以中试时经常将它们重新合并研究。如果两个子体系之间的连接是单方向的（比如i到j，j体系的输入=i体系的输出），则两个体系通常是独立的。对于两个变量是明显互相耦合在一起的，要避免将它们分离研究，或必须研究它们之间的耦合效应。举例来说，可以将一个复杂的化工过程分成进料段、反应段和后处理段进行分离研究，其中搅拌器的反应器往往是复杂的单元器，节能搅拌装置 ，但难以再继续细分。

　　当体系确定，输入变量、输出变量、作用参数等随之可以确定。比如，双鸭山搅拌器，输入变量可以包括进料中的化学组成和纯度等。输出变量可以包括流出物的化学组成，顶入式搅拌器，流出速率等。作用参数包括进料速率、催化剂类型、反应器进口温度、反应器进口压力、再循环流率等。当完成对子体系的定义后，需要对单个子体系进行研究，即小试研究。当小试完成后，不锈钢搅拌器，需要考虑放大到模试。在模试阶段，除了考虑与小试过程同样关心的变量——转化率外，还要考虑副反应问题、热力学平衡、物理性质、化学平衡、热传递、相间和相内的质量传递、流体或固体的流动等。