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楼主:济南新星  时间:2019-11-15 09:05:00
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搅拌器的选型方法

    搅拌是一种广泛应用的单位操作,它的复杂性在于它的原理涉及流体力学、传热、传质和化学反应等多种过程。由于搅拌器是输入机械能量的装置,如何正确选用搅拌器就成为广泛关注的问题。

本文阐述了搅拌器的分类、形式、适用条件、适用范围、搅拌过程能量分配和选择应用。

一、搅拌器在搅拌生产中的用途

搅拌生产的各种工艺过程涉及到各种不同特性的物料,各种不同搅拌目的,所选用的搅拌器不同,工艺过程种类也不同,搅拌的用途也有很大的差异。

1、液体的互溶

两种和数种液体的互溶、混合,但是均相液体的搅拌又应区分均相混合物中是否进行化学反应,对于没有化学反应的情况,通常称为互溶液体的调和或调匀。反应釜搅拌罐:搅拌设备常被称作搅拌釜(或搅拌槽),当搅拌设备用作反应器时,又被称为搅拌釜式反应器,有时简称反应釜。对于两种或数种互溶液体间存在化学反应的情形,如一些转位反应、加成反应,为了加速反应或使反应安全,也应进行搅拌,这种搅拌与互溶液体中不存在化学反应的搅拌不同。

选择搅拌器的好坏,就是评价搅拌器效果,一般评价搅拌效果的指标用混合时间来衡量,所用的混合时间越短,搅拌器就选择的越好。

2、互不相溶液体的分数

这种操作目的是互不相溶液体相互接触,相互充分分散,以有利于传质或化学反应,或制备悬浊液和乳化液。

在搅拌作用下进行萃取、传质和化学反应时,其评价指标是传质速度和反应时间,而这时搅拌的作用是使液相分散细化,液相接触面积、增大传质系数和反应速度,在制备悬浊液和乳化液时,搅拌使液滴细化,增大相对接触面积。

3、气液相的接触

这种搅拌的作用与不互溶液体的接触类似,使气体成为微细气泡,在液相中均匀分散,形成稳定的分散质,或提高分散系数,增强液体吸收气体,还有气液相发展化学反应等。

其评价指标是当气体流速一定时,气体在液相中分散效果好,传质速率高。

4、固液相的分散

固液相的搅拌用途较广,有时是制备的匀悬浮液,有时是固体的溶解,有时是固液相间发生化学反应,有时是固相在液体中洗涤,有时分从过饱和溶液中析出晶体等。罐体长径比对传热的影响:体积一定时,长径比越大,表面积越大,越利于传热。这些过程虽然目的不相同但是对流动状态都有个共同的要求,就是要固体颗粒在液体中均匀的悬浮起来。

其评价指标是固体颗粒在液体中悬浮的程度,为所有固体颗粒在液体中安全均匀的悬浮。

5、加热传热

    有些液体需要加热或冷却,通过搅拌提高液体的传热示数或使液体的温度均匀。有时除了上述之外还具有化学反应过程或传质过程,但伴有传热,这是评价指标是指时间越短越好。

搅拌器的型式

搅拌过程对搅拌器的要求各有不同,搅拌过程的情况千差万别,使用搅拌型式也多种多样,以下介绍几种常用的搅拌型式。

1、推进式搅拌器

推进式搅拌器常用整体铸造,加工方便,结构类似于轮船的螺旋桨推进器,常有三片浆叶构成,我国已有该搅拌器的颁标准。

推进式搅拌器直径取反应釜内径D的1/4-1/3,切向线速度可达5-15m/s,转速为300-600r/min,高转速可达1750r/min,一般说小直径取高转速,大直径取低转速。望以上资料能给大家有所帮助,小编以后会将一些新技术新工艺发布跟大家多交流。搅拌时能使物料在反应釜内循环流动,所起的作用以容积循环为主,剪切作用小,上下翻腾效果好,当采用挡板或导流筒则轴向循环更强。

2、涡轮式搅拌器

形式很多,有开启式的和带圆盘的,桨叶分平直叶和弯叶两种。搅拌叶一般和圆盘焊接或用螺旋联接,也有铸造而成,但铸造比焊接困难些。圆盘平直叶涡轮式搅拌器已有标准。

涡轮式搅拌器直径约取反应釜内径D的1/5-1/2,一般取1/3,桨叶一般为6片,其切向速度为4-10m/s,转速为10-300r/min,高转速可达600r/min.涡轮搅拌器使流体均匀地由垂直方向运动改变成水平方向运动,自涡轮流出的高速液流沿圆周运动的切线方向散开,而使在整个液体体积内得到激烈的搅拌,当采用挡板时带圆盘涡轮式搅拌器的流体以浆叶为界限形式成上下两个循环流,折叶的有轴向分流。搅拌罐、搅拌器、防腐搅拌罐类型、搅拌器选型:反应釜用框式搅拌器可视为桨式的变形,即将水平的桨叶与垂直的桨叶连成一体而成为刚性的框子,其结构比较坚固,搅动物料量大。圆盘上下的液体混合不如开启涡轮式。

3、浆式搅拌器

这是一种结构和加工都非常简位的搅拌器,共两片桨叶,桨叶安装形式可分为直桨叶和折叶两种,平直叶就是页面与旋转方向互相垂直,折叶则与旋转方向成一倾斜角度,线平直叶浆式搅拌器已有标准系列。

浆式搅拌器直径约取反应釜内径D内1/3-4/5,一般取1/2,不宜采用太长的桨叶,因为搅拌器消耗的功率与桨叶直径的五次方成正比。桨式搅拌器的运转速度较慢,一般为20-80r/min,圆周速度在1.5-3m/s,范围内比较合适。4、温度控制:采用电热偶测量温度与温控仪连接进行测控温度,并可调节物料温度的高低。平直叶搅拌器其低速时水平环向流为主,速度高时为径流型;有挡板时为上下循环流,折叶搅拌器有轴向分流、径向分流和环向分流,一般在层流、过滤流状态时操作。

在料液层比较高的情况下,带装有几层桨叶,相邻二层搅拌叶常交叉成90度角安装,在一般情况下,几层浆叶安装位置如下:

一层:安装在下封头对接环焊缝线高度处;

二:一层安装在下封头对接环焊缝线高度处,另一层安装在下封头对接环焊缝线与液面的中间的二分之一处或稍高些;

三层:一层安装在下封头对接环焊缝线高度处,另一层安装在页面下约200mm处,中间再安装一层。

4、框式和锚式搅拌器

框式搅拌器可视为浆式的变形,水平的浆叶和垂直的浆叶联成一体成为刚性的框架,结构比较坚固,当这类搅拌器底部形状和反应釜下封头相似时,常称为锚搅拌器,搅拌器一般用扁钢和角钢弯制,钢制框式搅拌器已有标准系列。

框式或锚式搅拌器的框架和锚架往往比较大,通常其直径取反应釜内径D内和2/3-9/10,线速度约0.5-1.5m/s,转速范围为30-80r/min,也有达100r/min左右的,但应用或角钢性叶可增加浆叶附近的涡流。一般为层流状态操作。在工业生产中,搅拌操作时从化学工业开始的,围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等,作为工艺过程的一部分而被广泛应用。又是为了增大搅拌范围,在浆上增加立叶和横梁。

5、螺带式搅拌器

   这种搅拌器专用于高粘度液体的搅拌。搅拌器是由钢带按一定螺距螺旋形绕成,钢带的外缘常作成几乎贴近釜的内壁,与釜壁的间隙很小,故搅拌时能不断将粘于釜壁的沉积物料刮掉,一般转速较低的0.5-50r/min,其线速度小于2m/s。1、立式外加剂搅拌罐,平底减水剂搅拌罐,顶部可以安装搅拌机,规格型号从300L-500L-1000L-2立方-3000L-5方-6000L—8吨-10立方-15吨-20000L-25立方-30立方-40立方-50立方等。运转时,液体成轴流型,一般是液体沿槽壁螺旋上升再沿浆轴而下,属层流状态操作。

6、其它型式搅拌器

除上述五种搅拌器外,还有很多种搅拌器。

螺杆式搅拌器一般直径不大,只有反应釜内径的2/5-1/2,转速为0.5-50r/min,流动状态与洛带式搅拌器相同,不同处是其可以偏心放入搅拌槽内

当搅拌釜卧式放置时,大多进行半釜操作。3、浆式搅拌器这是一种结构和加工都非常简位的搅拌器,共两片桨叶,桨叶安装形式可分为直桨叶和折叶两种,平直叶就是页面与旋转方向互相垂直,折叶则与旋转方向成一倾斜角度,线平直叶浆式搅拌器已有标准系列。因此卧式釜与立式釜相比有更多的气-液接触面积,因而卧式釜常用于气-液传质过程,如气-液吸收或从高粘度液体中脱除少量易挥发物质,另一方面,卧式釜的料层较浅,有利于搅拌器将粉末搅动,并可借搅拌器的高速回转使粉体抛扬起来,使粉体在瞬间失重状态下进行混合。

   搅拌容器的材料要满足生产工艺的要求,例如耐压、耐温、耐介质腐蚀,以及保证产品清洁等。由于材料的不同,搅拌容器的制造工艺、结构也有所不同,因此可分为钢制搅拌设备、搪玻璃搅拌设备和PP材质搅拌设备等。

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