






搅拌器内的流型取决于搅拌方式,搅拌器、釜、挡板等的几何特征,流体性质以及转速等因素。在一般情况下,搅拌轴安装在釜中心时,将产生三种基本流型:1 切向流2 轴向流(图中b, c)3 径向流(图中a, d, e, f)。上述三种基本流型,可能同时存在。
其中,轴向流与径向流对混合起主要作用,而切向流应加以抑制,可通过加入挡板削弱切向流,以增强轴向流与径向流。不同的桨型和桨径对流型有重要的影响,如下图所示。图中b,c为轴向流,但是采用大直径的PBT桨叶或者流体粘度增大会使流型转变成径向流。另外,采用多层PBT桨也会使各桨叶产生单独的径向流。
具体到搅拌器型号上,推进式搅拌器是轴流型的代表,平直叶圆盘涡轮搅拌器是径流型的代表,而斜叶涡轮搅拌器是混合流型的代表,
以上都是搅拌器在中心线安装的流型,可是当物料粘度不大,搅拌器在中心线安装有时会造成打旋现象,形成漩涡后会大大降低混合效果。解决方法有很多:可以改变搅拌器直径,也可考虑安装挡板,在无挡板的搅拌容器中,改性沥青搅拌器精细入微,搅拌器偏心安装也可以获得较好的搅拌效果,另外导流筒、内盘管等附件也可以起到挡板的效果。而在大型油釜中,一般采用侧面插入安装方式,通常也可获得较好的釜内整体循环。该场合若采用侧面射流混合方式,也可得到相似的混合效果,安装方式方面还有倾斜安装方式。


黏弹性流体对搅拌器的影响
黏弹性流体行为可以对搅拌器的混合作用产生巨大的负效应。黏弹性流体的典型特征是具有法向应力差、弹性回缩、应力突增(Overshoot)现象。这些特征可以显著地影响混合行为。黏弹性流体流场中力学特征明显地不同于其他流体。
对于牛顿流体,由于搅拌的离心作用,流体在搅拌器内呈漩涡状;与此相反,黏弹性流体在搅拌过程中明显的特性是具有弹性。
弹性是材料在受力形变时试图维持原来的形状或形变试图恢复原来的形状的一个特性。因此在搅拌操作中,弹性使材料试图维持原来的形状而不产生混合。黏弹性流体在运动时,总是产生垂直于剪切面的法向应力差,该法向应力差会引发二次流,促使搅拌器中的流体产生爬杆现象——Weissenberg效应,即由搅拌器叶片端部吸入流体,沿搅拌轴方向排出。
1974年,Ulblecht曾对有关圆球、圆盘和搅拌器在黏弹性流体中旋转时产生的二次流流型进行了实验研究,实验表明:球在无弹性流体中旋转时,由于惯性力使流体沿搅拌轴吸入,再在球表面由惯性抛出,形成轴向循环,然而在弹性强的黏弹性流体中,由于法向应力的存在会产生相反方向的流动,当两种力刚好平衡时,会在球表面形成一个孤立的漩涡,在此漩涡内的流体与釜内其余流体不混合。 在黏弹性流体的搅拌中,使用螺杆-导流筒、锚式、框式搅拌器,是比较合适的。



搅拌器实现液液分散的目的
实现液液分散,是搅拌器的主要任务之一。在液液分散的过程中,密度大的一种液体称之为重相,密度小的称之为轻相,一般情况下,我们都是通过搅拌器的搅拌,使轻相分散在重相之中,反之也可以。被分散的一种液相称之为分散相,另一种称之为连续相,另外,也有不存在连续相的情况,就是将两者打散,均匀分散。
一般情况下,我们通过搅拌器实现液液分散的目的如下:
1.增加两种液体的相界面,相界面可以简单直观的理解为两种不同物质的分界面,实现液液分散后,这个分界面会消失,使这个分界面消失的转速就称之为临界搅拌转速。分界面消失后,两种液体充分接触,接触面积更大,相界面也就更大,有利于后续反应的进行。
2.减小了分散相液滴外部扩散膜之阻力,这样就加快的分散相液滴之间的分散和凝并,更加有利于传质。



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