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搅拌不同粘度溶液的搅拌器选择

百纳文秘网  发布于:2021-06-11 08:03:44  分类: 总结汇报 手机版

摘 要:为了使流体得到有效的搅拌混合,需要考虑多种因素,如搅拌器位置、结构、转速、反应釜容量、流体物性、粘度等。本文仅针对流体粘度的变化情况,简要阐述了不同的搅拌器结构及其适用范围,为在实际生产生活中选择合适构型的搅拌器,以达到较好的搅拌效果提供一定的参考。

关键词:粘度;搅拌器;选择

中图分类号:TQ051 文献标识码:A

搅拌在实验过程和实际生产中起着非常重要的作用,主要是将两种或两种以上不同介质进行充分接触混合或进行充分反应。目前搅拌方式主要包括典型的机械搅拌、气流搅拌和超声震荡等方式,其中传统的机械搅拌因结构简单、易操作、制作方法较为成熟而被广泛应用于各个工艺。搅拌器的分类方法有很多,可按反应釜流体流动形态、叶片搅拌结构等进行划分,此处主要按反应釜搅拌装置的用途进行划分,主要分为中低粘度和高粘度流体用搅拌器。搅拌器主要是对两种或多种不同介质进行充分混匀,然后发生物理反应或复杂的化学反应,同时发挥传质、传热等作用,可对液相-液相、固相-液相、气相-液相或固-液-气相进行均匀分散。根据反应釜中流体的粘度大小,选择不同的搅拌器进行搅拌,以达到反应的目的,以下对中低粘度流体用搅拌器和高粘度流体用搅拌器进行简要介绍。

一、中低粘度流体用搅拌器选择

粘度是流体粘滞性的一种参数,即受外力作用移动时,液体分子间产生的內摩擦力的量度。对于中低粘度流体,我们可选取以下几种搅拌器。

(一)推进式搅拌器

推进式搅拌器一般有三瓣叶片,其叶长较短,与反应釜内径之比为0.2~0.5,搅拌时,流体进入桨叶,经筒状螺形搅拌器排出,至容器底部返回,采用轴向循环,结构简单,制造方便,适用于低粘度、流量大的装置,适用于液-液体系、低浓度固-液体系。

(二)浆式搅拌器

浆式搅拌器结构简单,一般有2~4瓣叶片,可分为直、斜叶式,即叶面分别与旋转方向呈垂直或倾斜状态,流体自轴杆向下运动,沿反应釜内壁上移,不断重复循环,其桨叶直径较小,转速较高,适用于低粘度(≤20Pa·s)液-液体系、固-液体系。

(三)板框浆式搅拌器

板框浆式搅拌器在浆式搅拌器基础上,添加了板框,在一定程度上使得流体轴向循环更好。

(四)涡轮式搅拌器

涡轮式搅拌器主要分为圆盘式和开放式。其中圆盘式涡轮搅拌器是由轴杆底部连接圆盘,并普遍带有六叶,叶型分平直、倾斜、弯曲等类型,其直径一般为反应釜内径的1/3。该搅拌器中流体自涡轮流出,沿叶片水平扩散开来,分散性很好,适用于混合中低粘度的流体。

(五)布鲁马金式搅拌器

布鲁马金式搅拌器,类似涡轮式搅拌器,结构相对复杂,桨叶前端有后掠角的大宽桨叶,流体沿径向运动,沿切线排到大宽桨叶,产生对流及湍流扩散效应,分散性极好,适用于中低粘度的混合液。

(六)三叶后掠式搅拌器

三叶后掠式搅拌器结构较为复杂,制造工艺较难,同样类似于涡轮式搅拌器,在反应釜内流体采用径向流,自搅拌轴吸入桨叶,沿桨叶切线排出,具有良好的循环性、均匀性,适合中低粘度悬浮液或反应过程中粘度升高的流体。

二、高粘度流体用搅选择

粘度较高的流体具有较大的内摩擦力,在搅拌时,需要较大的机械能使流体内部分子间发生相对运动,因此对搅拌器的强度有一定要求,选取类型如下所示。

(一)锚式搅拌器

锚式搅拌器是在浆式搅拌器基础上变形而来,由水平和垂直桨叶焊接组合,该结构较为坚固,不易发生变形,当搅拌器底部形状与反应釜底相似时,则为锚式搅拌器。其直径较大,约为反应釜内径的2/3~9/10,距釜内壁较近,可将壁上粘着的物料刮掉,提升导热性,其具有较强的刚性,适用于对高粘度(≤100Pa·s)流体进行搅拌,如高浓度悬浮液的反应、沉降晶析等。

(二)框式搅拌器

框式搅拌器与锚式搅拌器类似,只是在锚式装置基础上增加一横桨叶,相对锚式结构刚性增强,混合力度加大,其竖桨叶与反应釜内壁保持平行且相近,易于刮掉内壁沉积物料,提升导热性,同样适用于搅拌高浓度固-液悬浮体系、液-液分散体系等。

(三)锯齿圆盘式搅拌器

锯齿圆盘式搅拌器是在圆盘涡轮装置基础上发展起来的,结构相对复杂,其搅拌轴底部连接边缘呈锯齿形圆盘,在一定转速下提升剪切能力,流体由涡轮的锯齿边缘切向流出,再沿桨叶切向方向流出,更易于混合均匀,适用于高浓度乳浊液、悬浮液等的分散。

(四)螺带式搅拌器

螺带式搅拌器的刚性强度较上述几种高粘度搅拌装置强得多,是由2~3个具有一定宽度的钢带按一定螺距呈螺旋状绕于轴杆上形成,钢带边缘与釜壁相贴,其间隙很小,搅拌时能不断将粘于釜壁的沉积物料刮掉,且流体呈轴向运动,沿内壁不断螺旋上移,再沿桨轴向下排出。其一般是在层流状态下操作,适用于黏度高的流体混合等。

(五)螺杆式搅拌器

螺杆式搅拌器与螺带式结构相似,比之较为简单,其轴杆仅由一个钢带缠绕而成,其直径较小,轴中心周围流体混合度较高,采用轴向运动,适用于中高粘度的流体混合、传热等。

(六)螺杆-螺带式搅拌器

螺杆-螺带式搅拌器主要由螺杆式和螺带式组合而成,对流体的传质、传热、混合均匀性非常好,综合了螺杆式和螺带式搅拌器的优点,相对结构较为复杂,适用于高粘度流体的反应。

结语

本文在不考虑其它因素的情况下,主要针对不同粘度的流体的搅拌,简要介绍不同的搅拌器构型及其使用范围。综上所述,当搅拌低粘度流体时,可以选用构型简单的搅拌器,如推进式、浆式;当搅拌中粘度流体时,可以选用扭力相对较大的涡轮式、布鲁马金式等搅拌器;当搅拌高粘度流体时,需要一定的刚性强度,可采用锚框式、锯齿圆盘式、螺带式等。

参考文献

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[2]徐季亮.搅拌器的选型方法探讨[J].化工装备技术,1991.

[3]张平尧.搅拌器的选择和设计[J].石油化工设备技术,1996.

[4]秦学民.筒式搅拌器的研制及其搅拌性能研究[D].大庆石油学院,2008.

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