第五章、攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動與混合課件

第五章攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動與混合11/24/2022第五章攪拌聚合釜內(nèi)11/22/2022機械攪拌式反應(yīng)器第一節(jié)概述11/24/2022機械攪拌式第一節(jié)概述11/22/2022機械攪拌反應(yīng)器11/24/2022機械攪拌反應(yīng)器11/22/202211/24/202211/22/202211/24/202211/22/202211/24/202211/22/202211/24/202211/22/2022攪拌器的分類按流體流動形態(tài)軸向流攪拌器徑向流攪拌器混合流攪拌器按攪拌器葉片結(jié)構(gòu)平葉折葉螺旋面葉按攪拌用途低粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器11/24/2022攪拌器的分類按流體流動形態(tài)軸向流攪拌器徑向流攪拌器混合流攪拌攪拌器的主要用途：

混合：使兩種或多種互溶或不互溶液體技工藝要求混合均勻，如溶液、懸浮液、乳化等的配制。攪拌：使物料強烈地流動，以提高傳熱、傳質(zhì)速率

懸?。菏剐」腆w顆粒在液體中均勻懸浮、防止沉降等。以達到加速溶解、分散：則使氣體、液體在流體中充分分散成細小的氣泡或液滴，增加接觸面，促進傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)，并滿足聚合物對粒度的要求。11/24/2022攪拌器的主要用途：11/22/2022

攪拌反應(yīng)器應(yīng)具有的要求：(1)推動液體流動，混勻物料。(2)產(chǎn)生剪切力，分散物料，并使之懸浮。(3)增加流體的湍動，以提高傳熱速率。(4)在高粘體系，可以更新表面，促使低分子物排除。(5)加速物料的分散和合并，增大物質(zhì)的傳遞速率。11/24/2022攪拌反應(yīng)器應(yīng)具有的要求：11/22/2022由于體系的粘度很大，攪拌轉(zhuǎn)速低，物料處于層流狀態(tài)，不可能有明顯的局部剪切作用?？刂埔蛩厥侨莘e循環(huán)速率及低轉(zhuǎn)速。

由于體系的粘度大，靠單一的徑向流和軸向流動已不能適應(yīng)混合的需要，此時需要有較大的面積推動力。隨著粘度的增大可依次選用下列攪拌器。

推進式、錨式、螺桿、螺帶、特殊型高粘度攪拌器。

高粘度體系11/24/2022由于體系的粘度很大，攪拌轉(zhuǎn)速低，物料處于層流狀11/24/202211/22/2022

a-錨式bc-框式d-螺帶式11/24/2022a-錨式攪拌器的功能提供工藝過程需要的能量和適宜的流動狀態(tài)1、通過自身的旋轉(zhuǎn)把機械能傳遞給流體，形成槳葉附近高湍流充分混合區(qū)。2、推動流體沿一定的路徑在釜內(nèi)循環(huán)流動，形成不同的“流型”11/24/2022攪拌器的功能提供工藝過程需要的能量和適宜的流動狀態(tài)1、通過11/24/202211/22/2022第二節(jié)攪拌釜內(nèi)流體的流動狀況

流體的流動狀況，簡稱流況，可以定義為“在整個攪拌容器中流體速度向量的方向”。在攪拌釜中流體的流況可以分為兩個層次：宏觀狀況與微觀狀況，它們對攪拌效果起著不同的作用。

11/24/2022第二節(jié)攪拌釜內(nèi)流體的流動狀況流體的流動狀況，簡稱流況，可宏觀狀況流動也稱為宏觀流動，而微觀狀況流動則稱為微觀流動。宏觀流動是指流體以大尺寸(凝集流體、氣泡、液滴)在大范圍(整個釜內(nèi)空間)流動狀況，所以也稱循環(huán)流動。循環(huán)流動存在三種典型的流況，徑向流動、軸向流動、切線流動11/24/2022宏觀狀況流動也稱為宏觀流動，而微觀狀況流動則稱為微觀流動。攪拌器的流型軸向流——液體軸向流入，軸向流出特點：攪拌器葉片與旋轉(zhuǎn)平面夾角小于90°如：折葉槳、推進式攪拌器徑向流——液體軸向流入，徑向流出特點：攪拌器葉片與旋轉(zhuǎn)平面夾角等于90°如：平槳攪拌器切向流——物料粘度較低而攪拌器旋轉(zhuǎn)速度較高時，液體圍繞攪拌軸作旋轉(zhuǎn)運動。發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動的區(qū)域稱為“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”為消除圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)，通常在釜內(nèi)設(shè)置擋板。11/24/2022攪拌器的流型軸向流——液體軸向流入，軸向流出徑向流——液體軸11/24/202211/22/202211/24/202211/22/2022

微觀流動是指流體以小尺寸(小氣泡、液滴分散成更小的液滴)在小范圍(氣泡、液滴大小的空間)中的湍動狀況。

微觀流動是由于攪拌槳的剪切作用而引起的局部混合作用，它促使氣泡、液滴的細微化最后由于分子擴散達到微觀混合。

微觀流動的作用促使局部混合及異相表面更新，對促進傳熱、傳質(zhì)、分散微粒也有利。在攪拌槳葉葉端附近及擋板處是微觀流動作用最強烈處。微觀流動也稱剪切流動，它促使液體細微化達到分散作用。11/24/2022微觀流動是指流體以小尺寸(小氣泡、液滴分散成更小的液滴)在攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)

在攪拌釜內(nèi)，常以槳葉的端速ND作為定性速度，所以攪拌雷諾數(shù)定義為：攪拌雷諾數(shù)不僅決定攪拌釜內(nèi)流體流動的流態(tài)(層流、過渡流、湍流)，而且對攪拌器的特性和行為也有決定性作用。

11/24/2022攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)11/22/2022A區(qū)間(NRe＜10)液體僅在槳葉附近呈滯流旋轉(zhuǎn)流動，槳葉無液體吐出，釜內(nèi)的其余部分為液體停滯區(qū)(即死角)。B區(qū)間(NRe～l0)當雷諾數(shù)達數(shù)十時，自槳葉端開始有吐出流產(chǎn)生，并引起整個釜內(nèi)流體的上下循環(huán)流動(可能尚存在四周死角)，此時處于層流。11/24/2022A區(qū)間(NRe＜10)液體僅在槳葉附近呈滯流旋轉(zhuǎn)流動，槳C區(qū)間(NRel00～1000)此時處于過渡流態(tài)，即在槳葉周圍液體為湍流狀態(tài)，上下循環(huán)流動為滯流，隨雷諾數(shù)增大，其湍動程度增大。D區(qū)間(NRe＞1000)整個釜內(nèi)的上下循環(huán)流動都處于湍流狀態(tài)。無擋板時會引起旋渦,有擋板時整釜會處于湍流狀態(tài)。當槳葉直徑D與釜徑T之比D／T＜0.1時，釜內(nèi)流體雖為湍流狀態(tài)，但上下循環(huán)流不會遍及整個釜內(nèi)，易出現(xiàn)死角。11/24/2022C區(qū)間(NRel00～1000)此時處于過渡流態(tài)，即在攪拌槳葉的動力特性、循環(huán)特性、混合特性，分別用無因次準數(shù)表示。11/24/2022攪拌槳葉的動力特性、循環(huán)特性、混合特性，分別用無因次準數(shù)表示擋板與導(dǎo)流筒

1．擋板

當流體粘度不大，攪拌轉(zhuǎn)速較高，而且槳葉放在釜的中心線時，液體將隨著槳葉旋轉(zhuǎn)的方向循著釜壁滑動，釜內(nèi)液體在離心力作用下涌向釜壁，使液面沿襲壁上升，中心部分的液面下降，形成一個漩渦，通常稱打漩現(xiàn)象。11/24/2022擋板與導(dǎo)流筒11/22/202211/24/202211/22/2022打漩現(xiàn)象消除措施：a.攪拌軸偏心安裝時，能減弱游渦，提高軸向循環(huán)速率;b.在釜內(nèi)安裝擋板可有效的消除游渦11/24/2022打漩現(xiàn)象消除措施：11/22/2022◆

擋板擋板的作用是避免旋渦現(xiàn)象，增大被攪拌液體的湍流程度，將切向流動變?yōu)檩S向和徑向流動，強化反應(yīng)器內(nèi)液體的對流和擴散，改善攪拌效果。

攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu)11/24/2022◆擋板攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu)11/22/2022可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。

在高粘度物料中使用槳式攪拌器時，可安裝橫擋板以增加摻合作用，擋板寬度可與攪拌葉同寬。11/24/2022可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。11/24/202211/22/20222．導(dǎo)流筒

設(shè)置導(dǎo)流筒，既可提高釜內(nèi)流體的攪拌程度，加強槳葉對流體的直接剪切作用，同時又造成一定的循環(huán)流型，使釜內(nèi)所有物料均可通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強烈混合區(qū)，提高混合效率。另外由于限定了循環(huán)路徑，減少了短路機會。11/24/20222．導(dǎo)流筒11/22/202211/24/202211/22/2022●導(dǎo)流筒的作用導(dǎo)流筒作用---提高混合效率

一方面提高了對液體的攪拌程度，加強了攪拌器對液體的直接機械剪切作用；另一方面由于限定了液體的循環(huán)路徑，確立了充分循環(huán)的流型，使器內(nèi)所有物料均能通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強烈混合區(qū)，減少了走短路的機會。

●導(dǎo)流筒的組成導(dǎo)流筒是一個圓筒，安裝在攪拌器的外面。常用于推進式和渦輪式攪拌器。11/24/2022●導(dǎo)流筒的作用11/22/2022導(dǎo)流筒11/24/2022導(dǎo)流筒11/22/2022第三節(jié)攪拌器的構(gòu)形及選擇攪拌器的構(gòu)形攪拌器是實現(xiàn)攪拌操作的設(shè)備總稱，從不同角度，可有不同的分類方法。1．按槳葉構(gòu)形可分為槳式、渦輪式、推進式、螺桿(螺軸)和螺帶式等；2．按物料流動的流況，可分為徑向流動和軸向流動；3．按攪拌任務(wù)，又可分為液體混合或乳化、固體顆粒懸浮、氣—掖接觸、化學(xué)反應(yīng)、傳熱等。11/24/2022第三節(jié)攪拌器的構(gòu)形及選擇攪拌器的構(gòu)形11/22/2022槳式攪拌器由槳葉、鍵、軸環(huán)、豎軸所組成。槳葉一般用扁鋼或不銹鋼或有色金屬制造。槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速較低，一般為20～80r／min。槳式攪拌器直徑取反應(yīng)釜內(nèi)徑Di/3～2/3，槳葉不宜過長，當反應(yīng)釜直徑很大時采用兩個或多個槳葉。槳式攪拌器適用于流動性大、粘度小的液體物料，也適用于纖維狀和結(jié)晶狀的溶解液，物料層很深時可在軸上裝置數(shù)排槳葉。11/24/2022槳式攪拌器11/22/20221、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，不能用于氣液分散操作。2、折葉式比平直葉式功耗少，操作費用低，故折葉槳使用較多。槳式攪拌器11/24/20221、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，槳式攪拌器11/22/202渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器分為圓盤渦輪攪拌器和開啟渦輪攪拌器；按照葉輪又可分為平直葉和彎曲葉。渦輪攪拌器速度較大，300～600r／min。渦輪攪拌器的主要優(yōu)點是當能量消耗不大時，攪拌效率較高，攪拌產(chǎn)生很強的徑向流。因此它適用于乳濁液、懸浮液等。11/24/2022渦輪式攪拌器11/22/2022渦輪式攪拌器（透平式葉輪）11/24/2022渦輪式攪拌器（透平式葉輪）11/22/20221、適用物料粘度范圍廣。2、剪切力較大，分散流體的效果好。3、直葉和彎葉渦輪攪拌器主要產(chǎn)生徑向流，折葉渦輪攪拌器主要產(chǎn)生軸向流。11/24/20221、適用物料粘度11/22/2022推進式攪拌器推進式攪拌器，攪拌時能使物料在反應(yīng)釜內(nèi)循環(huán)流動，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上下翻騰效果良好。當需要有更大的流速時，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒。推進式攪拌器直徑約取反應(yīng)釜內(nèi)徑Di的1/4～1/3，300～600r／min，攪拌器的材料常用鑄鐵和鑄鋼。11/24/2022推進式攪拌器11/22/2022推進式攪拌器11/24/2022推進式攪拌器11/22/2022推進式攪拌器的特點軸向流攪拌器常用于低粘流體的攪拌結(jié)構(gòu)簡單、制造方便循環(huán)量大，攪拌功率小11/24/2022推進式攪拌器的特點軸向流攪拌器常用于低粘流體的攪拌結(jié)構(gòu)簡單、螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器螺帶式攪拌器，常用扁鋼按螺旋形繞成，直徑較大，常做成幾條緊貼釜內(nèi)壁，與釜壁的間隙很小，所以攪拌時能不斷地將粘于釜壁的沉積物刮下來。螺帶的高度通常取罐底至液面的高度。螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器的轉(zhuǎn)速都較低，通常不超過50r/min，產(chǎn)生以上下循環(huán)流為主的流動，主要用于高粘度液體的攪拌。11/24/2022螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器11/22/2022螺桿式攪拌器螺帶式攪拌器11/24/2022螺桿式攪拌器螺帶式攪拌器11/22/2022框式和錨式攪拌器框式攪拌器可視為槳式攪拌器的變形，其結(jié)構(gòu)比較堅固，攪動物料量大。如果這類攪拌器底部形狀和反應(yīng)釜下封頭形狀相似時，通常稱為錨式攪拌器?？蚴綌嚢杵髦睆捷^大，一般取反應(yīng)器內(nèi)徑的2/3～9/10，50～70r／min?？蚴綌嚢杵髋c釜壁間隙較小，有利于傳熱過程的進行，快速旋轉(zhuǎn)時，攪拌器葉片所帶動的液體把靜止層從反應(yīng)釜壁上帶下來；慢速旋轉(zhuǎn)時，有刮板的攪拌器能產(chǎn)生良好的熱傳導(dǎo)。這類攪拌器常用于傳熱、晶析操作和高粘度液體、高濃度淤漿和沉降性淤漿的攪拌。11/24/2022框式和錨式攪拌器11/22/2022錨式攪拌器11/24/2022錨式攪拌器11/22/2022框式攪拌器11/24/2022框式攪拌器11/22/2022錨式和框式攪拌器特點1、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。2、適用于粘度大、處理量大的物料。3、易得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。4、可減少“掛壁”的產(chǎn)生。11/24/2022錨式和框式攪拌器特點1、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。11/22/20二、攪拌器的選用

攪拌器選用應(yīng)滿足下列要求：(1)保證物料的混合，(2)消耗最少的功率，(3)所需費用最低，(4)操作方便，易于制造和維修。

11/24/2022二、攪拌器的選用11/22/2022選用攪拌器時一般考慮方法為：

(1)假如生產(chǎn)上對攪拌沒有特殊要求，則可參照生產(chǎn)時所使用的類似攪拌器經(jīng)驗地—選定。(2)當生產(chǎn)過程對攪拌有嚴格的要求，且又無類似過程的攪拌型式可供參考，則應(yīng)對設(shè)備，工藝過程的操作類別，攪拌的要求及經(jīng)濟性作全面的分析評價，找到操作的主要控制因素，然后選擇相適應(yīng)的攪拌器型式。(3)對于過程開發(fā)或生產(chǎn)規(guī)模很大的工程，比較精確可靠的方法是在一定的試驗基礎(chǔ)上，研究出最佳的攪拌器槳葉形式、尺寸及操作條件，再用相似模擬放大方法進行設(shè)計計算。11/24/2022選用攪拌器時一般考慮方法為：11/22/2022選用攪拌器原則：

1．均相液體的混合均相液體的混合，主要控制因素是容積循環(huán)速率假如對達到完全混合的時間沒有嚴格要求，任何一般類型的攪拌器都可選用，當然，槳式攪拌器因結(jié)構(gòu)簡單可優(yōu)先予以考慮，但其混合效率稍差，如果要求快速混合，則可選用推進式或渦輪式。

11/24/2022選用攪拌器原則：11/22/20222．非均相液體的混合(分散操作)混合的目的主要是使互不相溶的濃體能良好地分散。為保證液體能分散成細滴，要求攪拌器有較大的剪切力；為保證液滴在釜內(nèi)均勻地分散，要求有較大的容積循環(huán)速率；所以非均相液體混合的主要控制因素是液滴的大小(分散度)及容積循環(huán)速率。11/24/20222．非均相液體的混合(分散操作)11/22/20223.固體懸浮保證團體顆粒均勻分散和不沉降的主要控制因素是容積循環(huán)速率及湍流強度。根據(jù)團體顆粒的性質(zhì)及含固量選用攪拌器。4．氣體吸收及氣液相反應(yīng)這類操作主要保證氣體進入液體后被打散，進而能分散成更小的氣泡并能使氣泡均勻地分散，故控制因素是局部剪切作用、容積循環(huán)速率及高轉(zhuǎn)速。11/24/20223.固體懸浮11/22/20225．高粘度體系由于體系的粘度很大，攪拌轉(zhuǎn)速低，物料處于層流狀態(tài)，不可能有明顯的局部剪切作用?？刂埔蛩厥侨莘e循環(huán)速率及低轉(zhuǎn)速。由于體系的粘度大，靠單一的徑向流和軸向流動已不能適應(yīng)混合的需要，此時需要有較大的面積推動力。11/24/20225．高粘度體系11/22/20221、介質(zhì)的性質(zhì)

（1）介質(zhì)的粘度隨著介質(zhì)粘度增高，各種攪拌器使用的順序是：槳葉式、推進式、渦輪式、框式和錨式、螺桿（帶）式（2）介質(zhì)的密度（3）介質(zhì)的腐蝕性2、反應(yīng)過程的特性

間歇操作還是連續(xù)操作；吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；是否結(jié)晶或有固體沉淀物產(chǎn)生等。3、攪拌效果和攪拌功率的要求攪拌器的選型11/24/20221、介質(zhì)的性質(zhì)攪拌器的選型11/22/202257攪拌器的選型主要根據(jù)物料性質(zhì)、攪拌目的及各種攪拌器的性能特征來進行。按物料粘度選型對于低粘度液體，應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器，如推進式、渦輪式；對于高粘度液體，就選用大直徑、低轉(zhuǎn)速攪拌器，如錨式、框式和槳式。11/24/2022攪拌器的選型主要根據(jù)物料性質(zhì)、攪拌目的及各種攪拌器按攪拌目的選型（1）對低粘度均相液體混合，主要考慮循環(huán)流量，各種攪拌器的循環(huán)流量按從大到小順序排列：推進式、渦輪式、槳式。（2）對于非均相液-液分散過程，首先考慮剪切作用，同時要求有較大的循環(huán)流量，各種攪拌器的剪切作用按從大到小的順序排列：渦輪式、推進式、槳式。11/24/2022按攪拌目的選型11/22/2022攪拌器的選用11/24/2022攪拌器的選用11/22/2022第五章攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動與混合11/24/2022第五章攪拌聚合釜內(nèi)11/22/2022機械攪拌式反應(yīng)器第一節(jié)概述11/24/2022機械攪拌式第一節(jié)概述11/22/2022機械攪拌反應(yīng)器11/24/2022機械攪拌反應(yīng)器11/22/202211/24/202211/22/202211/24/202211/22/202211/24/202211/22/202211/24/202211/22/2022攪拌器的分類按流體流動形態(tài)軸向流攪拌器徑向流攪拌器混合流攪拌器按攪拌器葉片結(jié)構(gòu)平葉折葉螺旋面葉按攪拌用途低粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器11/24/2022攪拌器的分類按流體流動形態(tài)軸向流攪拌器徑向流攪拌器混合流攪拌攪拌器的主要用途：

混合：使兩種或多種互溶或不互溶液體技工藝要求混合均勻，如溶液、懸浮液、乳化等的配制。攪拌：使物料強烈地流動，以提高傳熱、傳質(zhì)速率

懸浮：使小固體顆粒在液體中均勻懸浮、防止沉降等。以達到加速溶解、分散：則使氣體、液體在流體中充分分散成細小的氣泡或液滴，增加接觸面，促進傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)，并滿足聚合物對粒度的要求。11/24/2022攪拌器的主要用途：11/22/2022

攪拌反應(yīng)器應(yīng)具有的要求：(1)推動液體流動，混勻物料。(2)產(chǎn)生剪切力，分散物料，并使之懸浮。(3)增加流體的湍動，以提高傳熱速率。(4)在高粘體系，可以更新表面，促使低分子物排除。(5)加速物料的分散和合并，增大物質(zhì)的傳遞速率。11/24/2022攪拌反應(yīng)器應(yīng)具有的要求：11/22/2022由于體系的粘度很大，攪拌轉(zhuǎn)速低，物料處于層流狀態(tài)，不可能有明顯的局部剪切作用?？刂埔蛩厥侨莘e循環(huán)速率及低轉(zhuǎn)速。

由于體系的粘度大，靠單一的徑向流和軸向流動已不能適應(yīng)混合的需要，此時需要有較大的面積推動力。隨著粘度的增大可依次選用下列攪拌器。

推進式、錨式、螺桿、螺帶、特殊型高粘度攪拌器。

高粘度體系11/24/2022由于體系的粘度很大，攪拌轉(zhuǎn)速低，物料處于層流狀11/24/202211/22/2022

a-錨式bc-框式d-螺帶式11/24/2022a-錨式攪拌器的功能提供工藝過程需要的能量和適宜的流動狀態(tài)1、通過自身的旋轉(zhuǎn)把機械能傳遞給流體，形成槳葉附近高湍流充分混合區(qū)。2、推動流體沿一定的路徑在釜內(nèi)循環(huán)流動，形成不同的“流型”11/24/2022攪拌器的功能提供工藝過程需要的能量和適宜的流動狀態(tài)1、通過11/24/202211/22/2022第二節(jié)攪拌釜內(nèi)流體的流動狀況

流體的流動狀況，簡稱流況，可以定義為“在整個攪拌容器中流體速度向量的方向”。在攪拌釜中流體的流況可以分為兩個層次：宏觀狀況與微觀狀況，它們對攪拌效果起著不同的作用。

11/24/2022第二節(jié)攪拌釜內(nèi)流體的流動狀況流體的流動狀況，簡稱流況，可宏觀狀況流動也稱為宏觀流動，而微觀狀況流動則稱為微觀流動。宏觀流動是指流體以大尺寸(凝集流體、氣泡、液滴)在大范圍(整個釜內(nèi)空間)流動狀況，所以也稱循環(huán)流動。循環(huán)流動存在三種典型的流況，徑向流動、軸向流動、切線流動11/24/2022宏觀狀況流動也稱為宏觀流動，而微觀狀況流動則稱為微觀流動。攪拌器的流型軸向流——液體軸向流入，軸向流出特點：攪拌器葉片與旋轉(zhuǎn)平面夾角小于90°如：折葉槳、推進式攪拌器徑向流——液體軸向流入，徑向流出特點：攪拌器葉片與旋轉(zhuǎn)平面夾角等于90°如：平槳攪拌器切向流——物料粘度較低而攪拌器旋轉(zhuǎn)速度較高時，液體圍繞攪拌軸作旋轉(zhuǎn)運動。發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動的區(qū)域稱為“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”為消除圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)，通常在釜內(nèi)設(shè)置擋板。11/24/2022攪拌器的流型軸向流——液體軸向流入，軸向流出徑向流——液體軸11/24/202211/22/202211/24/202211/22/2022

微觀流動是指流體以小尺寸(小氣泡、液滴分散成更小的液滴)在小范圍(氣泡、液滴大小的空間)中的湍動狀況。

微觀流動是由于攪拌槳的剪切作用而引起的局部混合作用，它促使氣泡、液滴的細微化最后由于分子擴散達到微觀混合。

微觀流動的作用促使局部混合及異相表面更新，對促進傳熱、傳質(zhì)、分散微粒也有利。在攪拌槳葉葉端附近及擋板處是微觀流動作用最強烈處。微觀流動也稱剪切流動，它促使液體細微化達到分散作用。11/24/2022微觀流動是指流體以小尺寸(小氣泡、液滴分散成更小的液滴)在攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)

在攪拌釜內(nèi)，常以槳葉的端速ND作為定性速度，所以攪拌雷諾數(shù)定義為：攪拌雷諾數(shù)不僅決定攪拌釜內(nèi)流體流動的流態(tài)(層流、過渡流、湍流)，而且對攪拌器的特性和行為也有決定性作用。

11/24/2022攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)11/22/2022A區(qū)間(NRe＜10)液體僅在槳葉附近呈滯流旋轉(zhuǎn)流動，槳葉無液體吐出，釜內(nèi)的其余部分為液體停滯區(qū)(即死角)。B區(qū)間(NRe～l0)當雷諾數(shù)達數(shù)十時，自槳葉端開始有吐出流產(chǎn)生，并引起整個釜內(nèi)流體的上下循環(huán)流動(可能尚存在四周死角)，此時處于層流。11/24/2022A區(qū)間(NRe＜10)液體僅在槳葉附近呈滯流旋轉(zhuǎn)流動，槳C區(qū)間(NRel00～1000)此時處于過渡流態(tài)，即在槳葉周圍液體為湍流狀態(tài)，上下循環(huán)流動為滯流，隨雷諾數(shù)增大，其湍動程度增大。D區(qū)間(NRe＞1000)整個釜內(nèi)的上下循環(huán)流動都處于湍流狀態(tài)。無擋板時會引起旋渦,有擋板時整釜會處于湍流狀態(tài)。當槳葉直徑D與釜徑T之比D／T＜0.1時，釜內(nèi)流體雖為湍流狀態(tài)，但上下循環(huán)流不會遍及整個釜內(nèi)，易出現(xiàn)死角。11/24/2022C區(qū)間(NRel00～1000)此時處于過渡流態(tài)，即在攪拌槳葉的動力特性、循環(huán)特性、混合特性，分別用無因次準數(shù)表示。11/24/2022攪拌槳葉的動力特性、循環(huán)特性、混合特性，分別用無因次準數(shù)表示擋板與導(dǎo)流筒

1．擋板

當流體粘度不大，攪拌轉(zhuǎn)速較高，而且槳葉放在釜的中心線時，液體將隨著槳葉旋轉(zhuǎn)的方向循著釜壁滑動，釜內(nèi)液體在離心力作用下涌向釜壁，使液面沿襲壁上升，中心部分的液面下降，形成一個漩渦，通常稱打漩現(xiàn)象。11/24/2022擋板與導(dǎo)流筒11/22/202211/24/202211/22/2022打漩現(xiàn)象消除措施：a.攪拌軸偏心安裝時，能減弱游渦，提高軸向循環(huán)速率;b.在釜內(nèi)安裝擋板可有效的消除游渦11/24/2022打漩現(xiàn)象消除措施：11/22/2022◆

擋板擋板的作用是避免旋渦現(xiàn)象，增大被攪拌液體的湍流程度，將切向流動變?yōu)檩S向和徑向流動，強化反應(yīng)器內(nèi)液體的對流和擴散，改善攪拌效果。

攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu)11/24/2022◆擋板攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu)11/22/2022可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。

在高粘度物料中使用槳式攪拌器時，可安裝橫擋板以增加摻合作用，擋板寬度可與攪拌葉同寬。11/24/2022可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。11/24/202211/22/20222．導(dǎo)流筒

設(shè)置導(dǎo)流筒，既可提高釜內(nèi)流體的攪拌程度，加強槳葉對流體的直接剪切作用，同時又造成一定的循環(huán)流型，使釜內(nèi)所有物料均可通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強烈混合區(qū)，提高混合效率。另外由于限定了循環(huán)路徑，減少了短路機會。11/24/20222．導(dǎo)流筒11/22/202211/24/202211/22/2022●導(dǎo)流筒的作用導(dǎo)流筒作用---提高混合效率

一方面提高了對液體的攪拌程度，加強了攪拌器對液體的直接機械剪切作用；另一方面由于限定了液體的循環(huán)路徑，確立了充分循環(huán)的流型，使器內(nèi)所有物料均能通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強烈混合區(qū)，減少了走短路的機會。

●導(dǎo)流筒的組成導(dǎo)流筒是一個圓筒，安裝在攪拌器的外面。常用于推進式和渦輪式攪拌器。11/24/2022●導(dǎo)流筒的作用11/22/2022導(dǎo)流筒11/24/2022導(dǎo)流筒11/22/2022第三節(jié)攪拌器的構(gòu)形及選擇攪拌器的構(gòu)形攪拌器是實現(xiàn)攪拌操作的設(shè)備總稱，從不同角度，可有不同的分類方法。1．按槳葉構(gòu)形可分為槳式、渦輪式、推進式、螺桿(螺軸)和螺帶式等；2．按物料流動的流況，可分為徑向流動和軸向流動；3．按攪拌任務(wù)，又可分為液體混合或乳化、固體顆粒懸浮、氣—掖接觸、化學(xué)反應(yīng)、傳熱等。11/24/2022第三節(jié)攪拌器的構(gòu)形及選擇攪拌器的構(gòu)形11/22/2022槳式攪拌器由槳葉、鍵、軸環(huán)、豎軸所組成。槳葉一般用扁鋼或不銹鋼或有色金屬制造。槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速較低，一般為20～80r／min。槳式攪拌器直徑取反應(yīng)釜內(nèi)徑Di/3～2/3，槳葉不宜過長，當反應(yīng)釜直徑很大時采用兩個或多個槳葉。槳式攪拌器適用于流動性大、粘度小的液體物料，也適用于纖維狀和結(jié)晶狀的溶解液，物料層很深時可在軸上裝置數(shù)排槳葉。11/24/2022槳式攪拌器11/22/20221、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，不能用于氣液分散操作。2、折葉式比平直葉式功耗少，操作費用低，故折葉槳使用較多。槳式攪拌器11/24/20221、式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，槳式攪拌器11/22/202渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器分為圓盤渦輪攪拌器和開啟渦輪攪拌器；按照葉輪又可分為平直葉和彎曲葉。渦輪攪拌器速度較大，300～600r／min。渦輪攪拌器的主要優(yōu)點是當能量消耗不大時，攪拌效率較高，攪拌產(chǎn)生很強的徑向流。因此它適用于乳濁液、懸浮液等。11/24/2022渦輪式攪拌器11/22/2022渦輪式攪拌器（透平式葉輪）11/24/2022渦輪式攪拌器（透平式葉輪）11/22/20221、適用物料粘度范圍廣。2、剪切力較大，分散流體的效果好。3、直葉和彎葉渦輪攪拌器主要產(chǎn)生徑向流，折葉渦輪攪拌器主要產(chǎn)生軸向流。11/24/20221、適用物料粘度11/22/2022推進式攪拌器推進式攪拌器，攪拌時能使物料在反應(yīng)釜內(nèi)循環(huán)流動，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上下翻騰效果良好。當需要有更大的流速時，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒。推進式攪拌器直徑約取反應(yīng)釜內(nèi)徑Di的1/4～1/3，300～600r／min，攪拌器的材料常用鑄鐵和鑄鋼。11/24/2022推進式攪拌器11/22/2022推進式攪拌器11/24/2022推進式攪拌器11/22/2022推進式攪拌器的特點軸向流攪拌器常用于低粘流體的攪拌結(jié)構(gòu)簡單、制造方便循環(huán)量大，攪拌功率小11/24/2022推進式攪拌器的特點軸向流攪拌器常用于低粘流體的攪拌結(jié)構(gòu)簡單、螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器螺帶式攪拌器，常用扁鋼按螺旋形繞成，直徑較大，常做成幾條緊貼釜內(nèi)壁，與釜壁的間隙很小，所以攪拌時能不斷地將粘于釜壁的沉積物刮下來。螺帶的高度通常取罐底至液面的高度。螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器的轉(zhuǎn)速都較低，通常不超過50r/min，產(chǎn)生以上下循環(huán)流為主的流動，主要用于高粘度液體的攪拌。11/24/2022螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器11/22/2022螺桿式攪拌器螺帶式攪拌器11/24/2022螺桿式攪拌器螺帶式攪拌器11/22/2022框式和錨式攪拌器框式攪拌器可視為槳式攪拌器的變形，其結(jié)構(gòu)比較堅固，攪動物料量大。如果這類攪拌器底部形狀和反應(yīng)釜下封頭形狀相似時，通常稱為錨式攪拌器?？蚴綌嚢杵髦睆捷^大，一般取反應(yīng)器內(nèi)徑的2/3～9/10，50～70r／min?？蚴綌嚢杵髋c釜壁間隙較小，有利于傳熱過程的進行，快速旋轉(zhuǎn)時，攪拌器葉片所帶動的液體把靜止層從反應(yīng)釜壁上帶下來；慢速旋轉(zhuǎn)時，有刮板的攪拌器能產(chǎn)生良好的熱傳導(dǎo)。這類攪拌器常用于傳熱、晶析操作和高粘度液體、高濃度淤漿和沉降性淤漿的攪拌。11/24/2022框式和錨式攪拌器11/22/2022錨式攪拌器11/24/2022錨式攪拌器11/22/2022框式攪拌器11/24/2022框式攪拌器11/22/2022錨式和框式攪拌器特點1、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。2、適用于粘度大、處理量大的物料。3、易得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。4、可減少“掛壁”的產(chǎn)生。11/24/2022錨式和框式攪拌器特點1、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。11/22/20二、攪拌器的選用

攪拌器選用應(yīng)滿足下列要求：(1)保證物料的混合，(2)消耗最少的功率，(3)所需費用最低，(4)操作方便，易于制造和維修。

11/24/2022二、攪拌器的選用11/22/2022選用攪拌器時一般考慮方法為：

(1)假如生產(chǎn)上對攪拌沒有特殊要求，則可參照生產(chǎn)時所使用的類似攪拌器經(jīng)驗地—選定。(2)當生產(chǎn)過程對攪拌有嚴格的要求，且又無類似過程的攪拌型式可供參考，則應(yīng)對設(shè)備