槳式和渦輪式攪拌器傳熱系數關聯式

早的攪拌罐傳熱關聯式是由Chilton于1944年提出的，對于使用單層平槳、并有碟形封頭的圓筒形攪拌罐，其被攪拌液體對罐壁和內冷盤管的表面傳熱系數關聯式分別如下：

以后許多研究者改變攪拌器的形狀和相對尺寸進行傳熱研究，提出了很多攪拌罐傳熱關聯式，由于一個關聯式只對應于一個幾何構形，這些關聯式不便使用。

20世紀60年代中至70年代初日本的水科篤郎和永田進治等提出了包含多種槳型和多個尺寸參數的統一關聯式，如永田對于槳式和渦輪式兩種葉輪，且罐內有擋板而無內冷管的情況，并Re大于100。得如下關聯式：

對于罐內無擋板而有內冷盤管的情況，則物料對罐壁的表面傳熱系數關聯式為：

當除去內冷管時，則須將上式的系數由0.51改成0.54。產生這6%的差別是由于內冷盤管的遮蔽效應。

永田也得出在Re>200，2上式中包含了葉輪的多個幾何參數，如葉徑6、罐徑D、葉輪離罐底度c、葉片傾角、葉片數孔。和液高等，湛江攪拌器，大大拓寬了公式的適用范圍。

20世紀70年代，日本的佐野雄二等對于槳式、渦輪式葉輪在湍流域的場合，進一步建立了罐內液體的單位質量攪拌功率ε與液體對罐壁和內玲管壁的表面傳熱系數的聯系，得到了適用性廣、且形式更簡單的關聯式：

式中，為被攪液對夾套的表面傳熱系數．W/(㎡.K)；c為被攪液對內冷管壁的表面傳熱系數．W／(㎡.K)；dc為內冷管外徑．m；ε為單位質量被攪液消耗的攪拌功率，W/kg；v為被攪液運動黏度.㎡/s。

式(5- 17)計算物件時須以流體的本體溫度和壁溫的算術平均值作定性溫度。

攪拌器中攪拌容器和擋板的作用非常重要，直接影響到攪拌效果，下面我們來看看攪拌容器和擋板的具體介紹。

攪拌容器常被稱作攪拌釜（或攪拌槽）。當攪拌器用作反應器時，又被稱為攪拌釜式反應囂，有時簡稱反應釜。

釜體的結構型式通常為立式圓筒形，其高徑比值主要依據操作時容器裝液高徑比以及裝料系數大小而定。而容器裝液高徑比又視容器內物料性質、攪拌特征和攪拌器層數而異，一般取1～1.3，大時可達6。釜底形狀有平底、橢圓底、錐形底等，有時亦可用方形釜。同時，槳式攪拌器，根據工藝的傳熱要求，釜體外可加夾套，并通以蒸汽、冷卻水等載熱介質，當傳熱面積不足時，還可在釜體內部設置盤管等。

為了消除攪拌容器內液體的打旋現象，保證攪拌器的攪拌效果，使被攪物料能夠上下軸向流動，形成全釜的均勻混合，通常需要在攪拌容器內加入若干塊擋板。擋板數一般在2到6塊之間，頂進式攪拌器，視其具體情況而定。加入擋板后，攪拌器的攪拌功耗將明顯增加，且隨著擋板數的增加而增加；但在滿足全擋板條件后，再增加擋板數，攪拌功耗將不再增加。

通常，擋板寬度約為容器內直徑的十二分之一到十分之一，在固體懸浮操作時，還可在釜底上安裝底擋板，以促進固體的懸浮。攪拌容器中的傳熱盤管也可部分以至全部代替擋板；當裝有垂直換熱管后，一般也可不再設置擋板。

攪拌器中的底擋板和指形擋板

在之前的文章中，我們介紹過攪拌器中的豎擋板，今天我們僅對底檔板和指形擋板進行介紹。

一，底擋板

顧名思義，底擋板安裝在攪拌釜的底部，如圖8-3所示。它對促進固體懸浮很有效，可避免在攪拌器的底部形成固體顆粒堆積，因而一般用于攪拌固體粒子形成的懸浮液。

對于湍流操作，推薦如圖8-3 (a)所示的底部小擋板，擋板的參數為：d=0.5D; b=0.lD; h1=0.05D; w=0.1D; C=0.25D; e=0.5d。對于液液分散，當分散相的密度小

于連續相時（如把油分散于水），若使用的攪拌器直徑太小，則在釜壁易產生浮油；若使用的攪拌器直徑太大，則在釜的中部易產生浮油。建議采用如圖8-3 (b)所示的輕液擋板，可獲得好的分散效果。擋板的參數為：d=0.4D; b=0.05～0.1D；Bw=0.07～0.1D; Sb=0.5d; eb=0.5d。

二，指形擋板及其他型式的擋板

指形擋板（如圖8-4所示）類似手指形狀，多用于安裝在三葉后掠式攪拌器的搪玻璃攪拌釜中。指形擋板比板式擋板節省攪拌功率，亦能起到增加液體上下循環流的作用，有時指形擋板內可通入冷卻水，可對攪拌器進行換熱作用。一般情況下，指形擋板的設計參數為：管外徑d=D/20；指形擋板寬度Wf=0.1D;厚度X=0.04D;間距Sf=0.2D;長度Lf=0.17D;指形擋板與容器內壁間距Sb=0.1D;指形擋板與容器底距離C=0.44D;管下端突出的指形擋板長度L=0.06D。