涡轮式搅拌器
导语：涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮）随叶片形状和安装角度不同其名称和用途也不同。从形式上看有两大类，一类是有一个圆盘安装在轮毂上，叶片再安装在圆盘上，称圆盘涡轮式搅拌器．另一种是叶片直接安装在轮毂上，称开启涡轮式搅拌器。应用极广，能处理黏度范围很广的流体。
涡轮式搅拌器概述
涡轮式搅拌器从结构上可分为开式（开启式）和盘式（圆盘式）两类。开式有平直叶、斜叶、弯叶等，盘式有圆盘平直叶、圆盘斜叶、圆盘弯叶等。开式涡轮常用的叶片数有2叶和4叶，盘式涡轮以6叶常见。为改善流动状况，盘式涡轮有时把叶片制成凹形和箭形，称为弧叶盘式涡轮和箭叶盘式涡轮。涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细，适用于低黏度到中等黏度流体的混合、气液分散、固液悬浮，以及促进良好的传热、传质和化学反应。平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶是指叶片朝着流动方向弯曲，可降低功率消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。
搅拌器放大中的流体切应变速率
切应变速率是速度随位置的变化率，由速度分布图很容易转化成切应变速率分布图。对于切应变速率，重要的是其大值和平均值。
大量的研究表明，搅拌器中的大切应变速率与转速和搅拌器直径均成正比，而平均切应变速率仅与转速成正比，但几乎不受搅拌器直径变化的影响。因此，转速增大，平均切应变速率和大切应变速率均增大；当转速一定，搅拌器直径增大时，大切应变速率将增大，而平均切应变速率保持不变。 因而几何相似放大后（保持单位体积功率不变，转速下降，直径增加），搅拌器大切应变速率增加，而平均切应变速率下降，见下图。这也是放大后，造成大釜行为显著变化的主要原因。
对于气液过程，表观气体速率和单位体积搅拌功率是关联气液质量传递系数的有效参数，这些关系式相对来说独立于搅拌器规模。
当一种外加流体与正在容器内流动的流体混合时，混合时间与容器内的循环时间直接相关，对于这种混合过程，如果维持单位体积流体的搅拌器排液量恒定，单位体积搅拌功率将随釜径的平方关系增加，这样随着搅拌器的放大，功率增加的幅度是不现实的，所以随着搅拌器的放大，循环时间常常必须增加。
对于固体悬浮过程，描述方法可以有离底悬浮和完全均匀，单位体积功相等可以近似作为放大过程的标准。
高固体含量的淤浆体系通常呈现很强的假塑性，随着过程的放大，单位体积功有所下降。
桨式搅拌器通常仅有二个叶片，是搅拌叶轮中简单的一种。根据叶片的垂直或倾斜安装可分成径向流型和轴向流型。桨式叶轮主要用于排出流是必要的场合，由于在同样的排量下，轴向流叶轮的功耗比径向流低，故轴向流叶轮使用较多，径流搅拌器互利共赢，由于结构简单，即使叶径大，价格也不高，故往往用于大叶径、低转速的场合。
桨式搅拌器叶片形状的选择
桨式搅拌器结构简单，细长的、连续的板状叶片焊、铆在轮毂上或对夹在搅拌轴上，因而价格低，大约有35%～40%的搅拌器使用这种搅拌器。通常，每个叶轮有2个叶片，安装3～4个叶片的并不多见。桨叶可垂直安装于轮毂上，即所谓的平叶桨。也可以某一角度倾斜安装于轮毂上，即所谓的折叶桨。
由桨式叶轮所形成的流动形式也有径流和轴流之分。但桨叶的主要作用是具有较强的循环功能，大都用于需要叶片以排出（循环）作用为主要目的的搅拌。在排出量相同情况下，折叶桨的操作费用与动力消耗稍优于平叶桨。实际工程中，往往采用大直径低转速叶轮，尽管剪切作用不大，但罐内循环良好。由于可用大直径的叶轮，故也可用于介质粘度达50Pa.s的搅拌。此时，为了使罐内上、下层介质易于交换，往往采用有3～5段的多段叶轮，或在桨叶上安装横向叶片。
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