攪拌器中的三種基本流型

攪拌器的流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切，攪拌器的改進(jìn)和新型攪拌器的開發(fā)往往從流型著手。釜內(nèi)的流型主要取決于攪拌方式、攪拌器、容器形狀、擋板等幾何特征，以及流體性質(zhì)、轉(zhuǎn)速等因素。對(duì)于工業(yè)上應(yīng)用多的立式圓筒攪拌器頂插式中心安裝，攪拌將產(chǎn)生三種基本流型。

(1)徑向流流體的流動(dòng)方向垂直于主軸沿徑向流動(dòng)，碰到容器壁面分成兩股流體分別向上、向下流動(dòng)，再回到葉端，不穿過葉片形成上、下兩個(gè)循環(huán)流動(dòng)，見圖5-2 (a)。攪拌器的圓盤是產(chǎn)生徑向流的主要原因。

(2)軸向流流體的流動(dòng)方向平行于主軸，流體由槳葉推動(dòng)，使流體向下流動(dòng)，碰到器底再翻上，形成上下循環(huán)流，調(diào)節(jié)池?cái)嚢杵?，見圖5-2(b)。軸向流的產(chǎn)生是由于流體對(duì)旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的升力的反作用力引起的。

(3)切向流無(wú)擋板的容器內(nèi)，混凝池?cái)嚢杵鳎黧w繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，流速高時(shí)。液體表面會(huì)形成漩渦，如圖5—2(c)所示。此時(shí)流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。

上述三種流型通?？赡茉跀嚢杵髦型瑫r(shí)存在，其中軸向流與徑向流對(duì)混合起主要作用，而切向流應(yīng)如以抑制。采用擋板可削弱切向流，青海攪拌器，增強(qiáng)軸向流和徑向流作用。

為區(qū)分葉輪排演的流向特點(diǎn)，根據(jù)主要排液方向?qū)⒌湫腿~輪分成徑流型和軸流型兩種。平葉的槳式、渦輪式是徑流型，螺旋面葉片的螺桿式、推進(jìn)式是軸流型。折葉槳?jiǎng)t居于兩者之間，一般認(rèn)為它更接近于軸流型。不過這種分法是近似的，是以主要流向來(lái)分的。

攪拌雷諾數(shù)是攪拌罐內(nèi)液體流動(dòng)狀態(tài)的一種量度。圖2—2形象地表示了八平直葉渦輪和螺帶式葉輪在不同雷諾數(shù)下，攪拌罐內(nèi)的液體的流動(dòng)狀態(tài)。

對(duì)于渦輪式葉輪，若葉輪轉(zhuǎn)速很低，在Re不大于10的區(qū)域，僅葉輪周圍韻液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)，而遠(yuǎn)離葉輪的液體是停滯的，如圖中-A1所示，因而混合效果很差，混合時(shí)間也非常長(zhǎng)，見虛線(1)。在此區(qū)內(nèi)，液體的流動(dòng)是層流，葉輪旋轉(zhuǎn)的阻力主要是黏滯阻力。因而N與Re成反比，如曲線(2)。葉輪旋轉(zhuǎn)引起的離心效應(yīng)可忽略不計(jì)，排出流量，見曲線(3)。

當(dāng)Re增加到大于10，渦輪式葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力就不可忽視。此離心力產(chǎn)生了排出流量，使角動(dòng)量傳遞到遠(yuǎn)處的液體。這樣遠(yuǎn)離葉輪的液體開始流動(dòng)，而使Nv- Re曲線偏離曲線(2)的延伸線。在此區(qū)內(nèi)，如曲線(3)所示，曲線上升的坡度很陡，混合大為改善，但在靠近葉輪上下部分仍然出現(xiàn)環(huán)形的停滯流區(qū)。

當(dāng)Re數(shù)增加到數(shù)百，渦輪式葉輪周圍的液流變成湍流。在區(qū)域c，排出流量顯著增加，曲線(3)達(dá)到了大值。在區(qū)域A和B中觀察副的停滯區(qū)已消失。Re進(jìn)一步增加，湍流域逐漸擴(kuò)大，直至終湍流域占完全優(yōu)勢(shì)。因此區(qū)域c是一個(gè)層流和湍流共存的過渡區(qū)。

在無(wú)擋板時(shí)，在Re約為90的過渡流域，渦輪式葉輪的排出流達(dá)到大值；而在有擋板時(shí)，排出流量在湍流域達(dá)到大。

槳式攪拌器特點(diǎn)介紹

槳式攪拌器，槳式攪拌器是攪拌器中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一種，通常僅兩個(gè)葉片。它采用扁鋼制成，葉片焊接或用螺栓固定在輪轂上，葉片型式可分為平直葉式和斜（折）葉式兩種，根據(jù)葉片的垂直或傾斜安裝可分成徑向流型和軸向流型兩種。槳式葉輪主要用于排出流是必要的場(chǎng)合，由于在同樣的排量下，軸向流葉輪的功耗比徑向流低，故軸向流葉輪使用較多，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，即使葉徑大，價(jià)格也不高，故往往用于大葉徑、低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。其主要用途為：在液-液系用于防止分離和使溫度均一；在固-液系，多用于防止固體沉降。然而，槳式葉輪機(jī)械攪拌器不適用于氣-液分散那樣保持氣體和以細(xì)微化為目的的操作，還有，由于其適合于制成大葉徑，故也可用于高黏度液體的攪拌，這種場(chǎng)合為了促使液體上下交換，或者使用3—5層的多層葉輪，或者使用如下圖那樣的變形的槳式葉輪。一般情況下槳式攪拌器所攪拌的介質(zhì)的粘度都不高，同樣適用于中低粘度攪拌的攪拌器還有渦輪式和推進(jìn)式，

槳式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，由于在同樣的排量下，斜葉式比平直葉的功耗少，操作費(fèi)用低，因而斜葉式攪拌器使用較多。槳式也可用于高黏流體的攪拌，雖然，對(duì)于高黏度液體的混合來(lái)說，它的效果比昂貴的螺帶式葉輪要差一點(diǎn)，但對(duì)于液體黏度不太高，或者對(duì)混合的要求不是太高的場(chǎng)合，槳式攪拌器由于其價(jià)格低，循環(huán)池?cái)嚢杵?，還往往被選用。

日本對(duì)立式攪拌器的采購(gòu)進(jìn)行過分析，槳式、渦輪式和推進(jìn)式三者占全體的75%—80%，而槳式攪拌器又占其中的60%~70%，由此，對(duì)于立式攪拌器，使用槳式葉輪的占50%左右。對(duì)于低黏度液體，槳式葉輪的葉徑與罐徑之比為0.35—0.5，對(duì)于高黏度液體為0.65~0.9;使用的轉(zhuǎn)速為20~100r/min；適應(yīng)的高黏度為50Pa.s。

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