上海滬龍石化工程有限公司
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攪拌機(jī)是使液體、氣體介質(zhì)強(qiáng)迫對(duì)流并均勻混合的器件。移動(dòng)攪拌機(jī)的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速,對(duì)攪拌功率在總體流動(dòng)和湍流脈動(dòng)之間的分配都有影響。一般說來,渦輪式移動(dòng)攪拌機(jī)的功率分配對(duì)湍流脈動(dòng)有利,而旋槳式移動(dòng)攪拌機(jī)對(duì)總體流動(dòng)有利。
對(duì)于同一類型的移動(dòng)攪拌機(jī)來說,在功率消耗相同的條件下,大直徑、低轉(zhuǎn)速的移動(dòng)攪拌機(jī),功率主要消耗于總體流動(dòng),有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的移動(dòng)攪拌機(jī),功率主要消耗于湍流脈動(dòng),有利于微觀混合。移動(dòng)攪拌機(jī)的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)雜問題,至今只能通過逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大,根據(jù)取得的放大判據(jù),外推至工業(yè)規(guī)模。
1)低于黏度互溶液體的混合低黏度互溶液體的混合是一個(gè)均相純物理混合過程,主要控制因素是循環(huán)速率,而槳葉的剪切作用是次要的。當(dāng)兩種液體黏度相差較大時(shí),剪切的存在有利于較高黏度液體在整個(gè)容器內(nèi)的分散,有利于湍流擴(kuò)散的強(qiáng)化。常用的移動(dòng)攪拌機(jī)有推進(jìn)式、斜葉渦輪、長(zhǎng)薄葉螺旋式、三葉后彎式等。當(dāng)黏度低于0.4Pa.s,特別是0.1Pa.s以下時(shí),常在湍流區(qū)操作,此時(shí)用推進(jìn)式移動(dòng)攪拌機(jī)最為合適。這是由于推進(jìn)式移動(dòng)攪拌機(jī)直徑小,轉(zhuǎn)速高,循環(huán)能力強(qiáng)且動(dòng)力消耗少(在全擋板條件下操作),能形成強(qiáng)烈的循環(huán)流。如中央插入,d/D=0.25~0.33,C/d=1,H/D=1~1.2(D指容器內(nèi)直徑,d指移動(dòng)攪拌機(jī)直徑,H指液面高度,C指移動(dòng)攪拌機(jī)距離容器底部的高度,以下同)。
對(duì)大型容器中低黏度物料的混合,采用斜入式時(shí),d/D=0.25~0.33,H/D=1~1.2;采用旁入式時(shí)d/D=0.083~0.125或更小,H/D≤0.8.對(duì)黏度稍高,或兩種液體的黏度有相當(dāng)差別時(shí),可選用三葉后彎式移動(dòng)攪拌機(jī)。該種移動(dòng)攪拌機(jī)具有良好的循環(huán)流性能,有兼有有一定的剪切作用,只是使用時(shí)要注意與之匹配的擋板型式和安裝位置。漿式移動(dòng)攪拌機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在小容量液體混合中仍廣泛應(yīng)用,但在大量液體混合時(shí),其循環(huán)能力就顯不足。
2)高黏度液體的混合高黏度液體混合操作通常都處于層流狀態(tài),其對(duì)應(yīng)的黏度范圍為1~1000Pa.s。高黏度液體在層流下操作,沒有明顯湍動(dòng),流體離開移動(dòng)攪拌機(jī)后,其能量很快耗散,因此不能通過流體的翻騰來造成容積循環(huán),往往采用直接大面積推動(dòng)流體使之達(dá)到混合,最常用的移動(dòng)攪拌機(jī)有錨式、框式、螺帶式、螺桿式等。錨式移動(dòng)攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用廣泛,由于缺乏軸向循環(huán)流動(dòng),混合效率較低。當(dāng)攪拌雷渃數(shù)大于50時(shí),產(chǎn)生的兩次循環(huán)流可改善混合特征。由于錨式移動(dòng)攪拌機(jī)的形狀與攪拌釜匹配,因此它的葉片掃過釜壁時(shí),可促進(jìn)物料與釜壁的熱交換,并可減少薄粘壁物,改善混合性能。