(7)-第三章化工原理化工原理

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液體攪拌3.1概述攪拌的目的：1.互溶液體的均勻混合2.多相物系的分散和接觸

氣泡分散于液體中

液滴分散于不互溶液體中

固體顆粒懸浮于液體中3.強化傳熱3.1概述Vh302DH301典型的機械攪拌裝置的結構3.1.1攪拌器的類型攪拌裝置的核心部件?攪拌器按工作原理可分兩大類：1.旋槳式：流量大，壓頭低。流體作軸向和切向運動旋槳、螺帶式、錨式

、框式2.渦輪式：流量小，壓頭高。流體作徑向和切向運動

渦輪

、平直葉3.1.2混合效果的度量1.調(diào)勻度I

(A組分的平均濃度)

當CA<CA0定義：

當CA>CA0

調(diào)勻度I≤

13.1.2混合效果的度量

m個樣品的平均調(diào)勻度：

混合均勻時：

調(diào)勻度用于描述均相物系的混合效果是有效的，但對于多相分散物系，還需結合分割尺度來描述。3.1.2混合效果的度量2.分隔尺度調(diào)勻度與取樣尺寸有關！對多相分散物系，分隔尺度(如氣泡、液滴和固體顆粒的大小和直徑分布)是攪拌操作的重要指標(I)(II)3.2混合機理3.2.1攪拌器的兩個功能1．總體流動——將流體輸送到攪拌釜內(nèi)各處

大尺度宏觀混合旋槳式攪拌器渦輪式攪拌器2．強剪切或高度湍動——產(chǎn)生剪切力場或旋渦

小尺度宏觀混合，促進微觀混合注意：流體不是靠槳葉直接打碎的，而是靠高剪切力場撕碎的。旋槳式攪拌器渦輪式攪拌器3.2.2均相液體的混合機理1.宏觀混合與微觀混合的概念設備尺度混合——總體流動宏觀混合旋渦尺度混合——剪切力場分子尺度混合——分子擴散微觀混合分子尺度混合只適用于均相流體2.低粘度流體的混合混合機理依賴總體流動和高度湍動

最小液團尺寸為10μm量級3.高粘度及非牛頓流體的混合多處于層流狀態(tài)，混合機理主要依賴于充分的總體流動。可采用框式、錨式和螺帶式等攪拌器。3.2.3非均相物系的混合機理液滴或氣泡的分散界面張力σ是抗力，σ大不易分散穩(wěn)定時，液滴破碎與合并達動態(tài)平衡3.2.3非均相物系的混合機理液滴或氣泡的分散

液滴大小分布不均的原因：釜內(nèi)各處的湍動程度不均葉片附近—剪切強度大、液滴小邊角處—剪切強度小、液滴大改進分布不均的措施：①盡量使釜內(nèi)湍動程度均勻②加少量保護膠或表面活性劑，使液滴難以合并3.2.3非均相物系的混合機理2.固體顆粒的分散細顆粒（<100μm）——打散顆粒團聚體粗顆粒（>1mm）——全部顆粒離底懸浮操作轉(zhuǎn)速應大于懸浮臨界轉(zhuǎn)速非均相物系只能實現(xiàn)小尺度的宏觀混合3.3攪拌器的性能1.旋槳式攪拌器qV大，H小，軸向流出葉片端速度5~15m/s適于低粘度液體μ<10Pa·svh3042.渦輪式攪拌器qV小，H大，徑向流出葉片端速度3~8m/s適于中等粘度液體μ<50Pa·svh3053.大葉片低轉(zhuǎn)速攪拌器

錨式、框式、螺帶式端部速度0.5~1.5m/s適于高粘度液體、顆粒懸浮液，能防止器壁沉積現(xiàn)象vh3064.性能綜述vh3073.2.2改善攪拌效果的措施：1.提高轉(zhuǎn)速——提高流量qV、壓頭H2.阻止容器內(nèi)液體的圓周運動安裝擋板

消除打旋，增加阻力

偏心安裝破壞循環(huán)回路的對稱性(錄像)3.安裝導流筒

避免短路及死區(qū)導流筒的安裝形式

旋槳式攪拌器

渦輪式攪拌器

DH309DH3103.4攪拌功率3.4.1攪拌器的混合效果與功率消耗

功率消耗

P=ρgHqV

改善混合效果—增加功率能量合理有效利用—應選擇合適的攪拌器3.4.2功率曲線1．影響因素P=f(d,ρ,n,μ,h,D……)無量綱化：（a）

（b）

幾何相似條件下，對應邊成同一比例，

都相同此時，（c）

2．功率曲線功率準數(shù)K與攪拌雷諾數(shù)ReM的關系實驗結果為：層流時應用條件：幾何相似層流區(qū)（d）

2．功率曲線功率準數(shù)K與攪拌雷諾數(shù)ReM的關系實驗結果為：充分湍流時

P=Kρn3d5應用條件：幾何相似充分湍流區(qū)（e）

3.4.3攪拌功率的分配小直徑，高轉(zhuǎn)速——強剪切力場大直徑，低轉(zhuǎn)速——大流量轉(zhuǎn)速與直徑可根據(jù)工藝需要調(diào)整3.5攪拌器的放大3.5.1放大過程（設計）小試→中試→工業(yè)設計，逐級放大設計中要解決：1.攪拌器的類型、攪拌釜的形狀

——看工藝過程特點2.幾何尺寸、轉(zhuǎn)速n、功率P——看放大準則幾何相似放大——便于用同一根功率曲線3.5.2放大準則1．不變，

（a）2.單位體積能耗不變，

（b）3.葉片端部切向速度πnd不變，