六直葉圓盤渦輪攪拌器的優(yōu)缺點(diǎn)

六直葉圓盤渦輪攪拌器

典型徑流槳，適合中低黏度流體的混合、萃取、乳化、固體懸浮、溶解、氣

泡分散、吸收等。

優(yōu)點(diǎn)：剪切強(qiáng)、適用范圍廣，圓盤的存在利于小規(guī)格攪拌器的加工。

缺點(diǎn)：能耗高、通氣時(shí)攪拌功率下降幅度大。

應(yīng)用實(shí)例：被大量應(yīng)用于氣液攪拌器中，如發(fā)酵罐、碳化塔、加氫釜等。

四折葉開啟渦輪攪拌器的優(yōu)缺點(diǎn)

軸流槳，適合中低黏度流體的混合、傳熱、循環(huán)、溶解、反應(yīng)等；

優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣、制造方便、易大型化；

缺點(diǎn)：功率消耗高于曲面軸流槳，自吸式攪拌器誠(chéng)心誠(chéng)意，低料位時(shí)攪拌效果不佳；

應(yīng)用實(shí)例：在一個(gè)16m3的釜內(nèi)，需要將碳酸鈉粉料溶于苯唑醇溶液中，采用雙層四折葉開啟渦輪攪拌器，在110r/min轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，可加速碳酸鈉的懸浮與溶解（反應(yīng)）．并有效阻止了碳酸鈉的結(jié)塊。

攪拌器懸浮臨界轉(zhuǎn)速的確定

所謂懸浮臨界轉(zhuǎn)速，是指攪拌釜內(nèi)懸浮操作達(dá)到某一的懸浮狀態(tài)時(shí)，攪拌器轉(zhuǎn)速的小值。只有確定了攪拌器臨界轉(zhuǎn)速，才能計(jì)算出過程所需要的小功率?！　?1)完全離底懸浮的臨界轉(zhuǎn)速，攪拌器的完全離底懸浮臨界轉(zhuǎn)速常用直接觀察法和電導(dǎo)法測(cè)定。

直接觀察法是用肉眼觀察攪拌釜底顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)顆粒全部處于運(yùn)動(dòng)時(shí)，且顆粒在釜底停留（靜止）時(shí)間不超過1～2s，即認(rèn)為達(dá)到了完全離底懸浮。此法用于實(shí)驗(yàn)室研究能夠得到滿意的結(jié)果。

電導(dǎo)法是在釜底安裝多個(gè)電導(dǎo)元件，根據(jù)電信號(hào)的變化，確定完全離底懸浮臨界轉(zhuǎn)速。此法可用于不透明釜體的測(cè)量上。

在固-液懸浮操作中，對(duì)完全離底懸浮的研究較多，也發(fā)表了不少有關(guān)攪拌器臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)聯(lián)式。

Zwietering通過大量的研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)聯(lián)式要依據(jù)攪拌釜結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)速，均勻懸浮臨界轉(zhuǎn)速的確定，常用的方法是通過測(cè)釜內(nèi)各點(diǎn)的固相濃度，根據(jù)釜內(nèi)固相濃度分布的均勻度來判斷。

一般情況下，釜內(nèi)很難達(dá)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速的增加，濃度分布趨于均勻。當(dāng)轉(zhuǎn)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(qū)。

攪拌器中的流型流場(chǎng)介紹

攪拌器內(nèi)的流型取決于攪拌方式，攪拌器、釜、擋板等的幾何特征，流體性質(zhì)以及轉(zhuǎn)速等因素。在一般情況下，攪拌軸安裝在釜中心時(shí)，攪拌將產(chǎn)生三種基本流型：1.切向流；2.軸向流；3.徑向流。上述三種基本流型，通常可能同時(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)加以抑制，可通過加入擋板削弱切向流，以增強(qiáng)軸向流與徑向流。

在無擋板的攪拌容器中，攪拌器偏心安裝可以獲得較好的攪拌效果。而在大型油釜中，若采用攪拌器側(cè)面插入安裝方式，通?？色@得較好的釜內(nèi)整體循環(huán)。該場(chǎng)合若采用側(cè)面射流混合方式，也可得到相似的混合效果。

攪拌器內(nèi)進(jìn)行的是三維流動(dòng)，且流動(dòng)具有隨機(jī)性，因而其流動(dòng)狀況非常復(fù)雜：對(duì)這種流動(dòng)的研究方法有兩種，即試驗(yàn)測(cè)量方法與數(shù)值模擬法。

流場(chǎng)的測(cè)量通常采用畢托管法、熱線流速計(jì)法、照相法、激光多普測(cè)速儀法和圖像分析法等測(cè)速技術(shù)，可測(cè)出攪拌器內(nèi)任意點(diǎn)的時(shí)均速度與脈動(dòng)速度。然后以描述湍 流的雷諾方程為基礎(chǔ)，加上不同的方程封閉假定與過程的簡(jiǎn)化假定，求解雷諾方程?？蓮睦碚撋嫌?jì)算攪拌釜內(nèi)各點(diǎn)的速度：對(duì)釜內(nèi)各點(diǎn)的時(shí)均速度與脈動(dòng)速度數(shù)據(jù)加以處理，可獲得攪拌釜內(nèi)的流型、速度分布、剪切速率分布、能耗速率分布等重要的流體力學(xué)特征量：

流場(chǎng)數(shù)值模擬測(cè)量攪拌器內(nèi)的流場(chǎng)的試驗(yàn)裝置一般都很昂貴，且流場(chǎng)的測(cè)量是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的，故對(duì)于攪拌器往往只能實(shí)驗(yàn)地獲得局部流場(chǎng)信息。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 的進(jìn)步，用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)攪拌器內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬的研究越來越多，從高黏層藏到低黏湍流，從兩維流場(chǎng)到三維流場(chǎng)都開展了大量研究計(jì)算。目前，已能對(duì)簡(jiǎn)單的攪拌器和流變行為簡(jiǎn)單的液體所形成的流動(dòng)場(chǎng)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。