









在搅拌器的搅拌过程中,我们常用均一化时间θm来定量地表示混合速率。均一化时间θm的定义是:将两种完全互溶,但其物理或化学性质(如电导率、颜色、温度、折光率等)有差异的流体通过搅拌使之达到规定混合程度所需的时间。由于测量混合时间的种种条件以及所要求达到的终均匀程度是人为确定的,故θm的数值仅在相同的测试条件下有相互比较的价值。
在对比不同搅拌叶轮的混合速率时常用无量纲混合时间,即混合时间数Tm:
Tm=θmN
Tm的物理意义为:达到规定混合,搅拌器叶轮所需的转数。Tm值越低,则表明该叶轮的混合速率越高。
在湍流混合时,各种叶轮的Tm为一常数;而在高黏度液体的层流搅拌时,对于那些适合于高黏度液体混合的叶轮,如螺带式或螺杆式叶轮等则Tm亦为一常数;然而对于一些不适合高黏度液体混合的叶轮来说,例如用d/D=0.5左右的盘式涡轮在层流下混合高黏度液体时,由于罐内有混合死角,不能求得确切的均一化时间θm,故也不能算得Tm值。
搅拌器工作时,用搅拌器对低黏度互溶液造成湍流并不困难,但黏度达到较高水平后,由于黏滞力的影响,就只能出现层流状态。尤其困难的是,这种层流也只能出现在搅拌器的附近,离桨叶稍远些地方的高黏度液体仍是静止的。这样就很难造成液体在搅拌器内的循环流动,即在器内会有死区存在,对混合、分散、传热、反应等各种搅拌过程十分不利。所以,高黏度液体搅拌的首要问题就是要解决流体流动与循环的问题。在这种情况下,不能靠增大搅拌器的转速来提高搅拌器的循环流量,因为流体黏度较高时,搅拌器排出的流量很少,转速过高还会在高黏度溶液中形成沟流,而周围液体仍为死区。较为有效的解决办法是设法使搅拌器推动更大范围的流体。因此,高黏度液体的搅拌器直径与器内径之比、桨叶的宽度与器内径之比都要求比较大,机械搅拌器,有时还要求增加搅拌器的层数,以增大搅拌范围。

这里介绍一些常用桨宽b的数据。对涡轮式,齐齐哈尔搅拌器,在不互溶液-液中搅拌时,取d/D=1/3,叶片数=4,反应釜搅拌器,桨宽b=(0.05~0.1)D。在气-液分散操作中,取d/D=1/3.则取(b/D)n=0.15~0.3。桨式的b=(0.1~0.25)D。锚式、框式及螺带式其桨宽b=0.1D。
关于机械搅拌器在搅拌轴上的安装层数,一般都是从叶轮的搅动范围来考虑的,液层过高则要考虑设置多层叶轮。对于低黏度液体,如黏度小于5000mPa.s时径流型叶轮可搅动罐内上下范围为桨径的4倍,立式搅拌器,所以对常用的液层降度H=D时,只要一层叶轮即可。推进式叶轮一般也在粘度大于110mPa.s及液层深度H>4d时才取积层。对于高黏度液体,当黏度达到50000mPa.s时,上下可搅动的液体范围但是桨径的1/2,所以这时必须增加机械搅拌器层数。多层搅拌如下图。快速型机械搅拌器一般在H>1.3D时设置多层机械搅拌器,且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。
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