攪拌器懸浮臨界轉速的確定

所謂懸浮臨界轉速，是指攪拌釜內懸浮操作達到某一的懸浮狀態時，攪拌器轉速的小值。只有確定了攪拌器臨界轉速，才能計算出過程所需要的小功率。　　(1)完全離底懸浮的臨界轉速，攪拌器的完全離底懸浮臨界轉速常用直接觀察法和電導法測定。

直接觀察法是用肉眼觀察攪拌釜底顆粒運動狀態，當顆粒全部處于運動時，且顆粒在釜底停留（靜止）時間不超過1～2s，即認為達到了完全離底懸浮。此法用于實驗室研究能夠得到滿意的結果。

電導法是在釜底安裝多個電導元件，根據電信號的變化，確定完全離底懸浮臨界轉速。此法可用于不透明釜體的測量上。

在固-液懸浮操作中，對完全離底懸浮的研究較多，也發表了不少有關攪拌器臨界轉速的關聯式。

Zwietering通過大量的研究發現，關聯式要依據攪拌釜結構尺寸、固相濃度、液體黏度、固體顆粒粒徑、固-液兩相密度差等影響懸浮操作的主要因素。

(2)均勻懸浮臨界轉速，均勻懸浮臨界轉速的確定，常用的方法是通過測釜內各點的固相濃度，根據釜內固相濃度分布的均勻度來判斷。

一般情況下，釜內很難達到均勻懸浮，典型的固體顆粒沿釜深濃度分布如上圖所呈，在低轉速下，濃度分布不均勻，釜上部濃度低于平均濃度，釜下部濃度高予平均濃度。隨著攪拌器轉速的增加，濃度分布趨于均勻。當轉速增加到一定程度，濃度均勻性不再增加，沿液面深度始終存在有一定的濃度差，而且從釜中可明顯地看出沿液深總有一高濃度區。

機械攪拌器中非依時性非牛頓流體

非依時性非牛頓流體是機械攪拌器中的常見流體，屬于非牛頓流體中的一種。

符合上面公式的流體稱之為純黏性非牛頓流體，或廣義牛頓流體，即流體在任何處的切應變速率都是切應力的函數。根據函數f(r)形式的不同，這種流體習慣上又可細分成三種類型：賓漢塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。

(1)賓漢塑性流體，在賓漢塑性流體的流動曲線上存在一個屈服應力，在屈服之前，它呈現固體行為。一般認為賓漢塑的現象產生于材料的一種三維剛性，這種剛性結構具有內在應力。當材料承受的應力小于屈服應力時，碳鋼攪拌器，這種三維結構不足以被破壞，故不產生流動。但是當外部施加的應力大于屈服應力時，這種三維剛性就被破壞，呈現牛頓流動行為。

機械攪拌器中呈現賓漢塑的常見流體有污水泥漿、油脂、油漆、牙膏、淤泥、蛋黃醬、含有固體顆粒的白堊等；許多濃懸浮液也有屈服值，如將大量二氧化鈦、碳酸鈣、氧化鐵等微粉混合入水中也可得賓漢塑性流體。

(2)假塑性流體，假塑性流體沒有屈服應力，其流變行為的主要特征是黏度隨切應力的增加而下降。這類流體通常可以用密律方程描述（此時，又可稱為密律流體）。

在攪拌與混合技術中，研究得多的非牛頓流體是假塑性流體，具有這種流變行為的流體廣泛存在于機械攪拌器中，有聚合物、聚合物溶液、懸浮液、高分子溶液以及羧纖維素的水溶液等。

(3)脹塑性流體，脹塑性流體的行為類似于假塑性流體，也沒有屈服應力。但是脹塑性流體的黏度隨切應變速率的增加而增加。許多高濃度的固體懸浮液具有這種流動行為。當這種懸浮液處于靜止時，固體間的孔隙，液體的量由這些小孔隙的空間決定；在低切應變速率下，這些液體起著潤滑劑的作用，因此呈現的應力也小；隨著切應變速率的增加，液體不足以潤滑結構之間的相互作用，應力急劇增加，所以呈現的黏度隨切應變速率的增加而增加。

高黏度流體攪拌器的設計要素

高黏度流體的攪拌器設計，一直是攪拌混合領域中一個很重要的課題。

在我們用多種葉輪對高黏度牛頓流體以及非牛頓流體的混合進行了試驗后發現，一個的高黏度液體攪拌器，至少具備兩個條件：1.葉輪能提供強有力的剪切，這是減小濃度斑尺寸即分離尺寸的必要條件，如前所述，只有濃度斑足夠小，才能產生大面積的界面，促進分子擴散，從而快速達到分子級的混合效果，例如螺帶式葉輪和錨式葉輪，通常其d/D都在0.9/0，97左右，即都是所謂近壁型葉輪，在葉輪端部與罐壁之間會產生強烈的剪切，在此消耗了攪拌功率的90%左右。2.由于高剪切區總是只占有罐體積的一小部分，因此只有葉輪能使液體在罐內進行快速的循環，使高剪切區和低剪切區的液體快速交換，才能使全罐快速地達到均勻混合。

長久以來，業內存在這樣一種觀點，對于近壁型攪拌器，生產攪拌器，其剪切總是足夠的，決定攪拌器混合能力的是葉輪的循環能力，并且還認為要達到全罐均勻混合，液體至少要在罐內循環三次。因此，哪種葉輪能以短時間完成三次循環，那一種葉輪便是混合速率快的葉輪。這一結論，長時間以來被應用在攪拌器的設計中。然而近年來一些具有復雜傳動機構的攪拌器，如在回轉的同時進行上、下移動的復動攪拌器和使葉輪往復擺動的往復式攪拌器等，此類攪拌器會產生速度脈動，此類速度脈動，不銹鋼攪拌器，我們可以將其理解為液體在一定方向上的周期性的較為激烈的變化，博爾塔拉蒙古自治州攪拌器，事實證明速度脈動對于促進混合有很大作用。速度脈動原來是湍流操作特有的現象，然而，復動式攪拌器和往復式攪拌器以其上、下往復運動或正、反轉運動，在高黏度液體中產生了強的速度脈動，從而獲得了高的混合效率。因此可以將剪切、循環和速度脈動歸結為快速混合的二要素。這二要素是開發新型高黏度液體攪拌器的依據。