使液體、氣體介質(zhì)強迫對流并均勻混合的器件。 攪拌器的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速,對攪拌功率在總體流動和湍流脈動之間的分配都有影響。一般說來,渦輪式攪拌器的功率分配對湍流脈動有利,而旋槳式攪拌器對總體流動有利。對于同一類型的攪拌器來說,在功率消耗相同的條件下,大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器,功率主要消耗于總體流動,有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器,功率主要消耗于湍流脈動,有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關(guān)的復雜問題,至今只能通過逐級經(jīng)驗放大,根據(jù)取得的放大判據(jù),外推至工業(yè)規(guī)模。
不同介質(zhì)黏度的攪拌
粘度是指流體對流動的阻抗能力,其定義為:液體以1cm/s的速度流動時,在每1cm2平面上所需剪應(yīng)力的大小,稱為動力粘度,以Pa為單位。 粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動時,有層流、過渡流、湍流三種狀態(tài),攪拌設(shè)備中同樣也存在這三種流動狀態(tài),而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的粘度。在攪拌過程中,一般認為粘度小于5Pa/s的為低粘度流體,例如:水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa/s的為中粘度流體,例如:油墨、牙膏等;50-500Pa/s的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa/s的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機硅等。 對于低粘度介質(zhì),用小直徑的高轉(zhuǎn)速的攪拌器就能帶動周圍的流體循環(huán),并至遠處。而高粘度介質(zhì)的流體則不然,需直接用攪拌器來推動。 適用于低粘和中粘流體的葉輪有槳式、開啟渦輪式、推進式、長薄葉螺旋槳式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG式等。適用于高粘和特高粘流體的葉輪有螺帶式葉輪、螺桿式、錨式、框式、螺旋槳式等。有的流體粘度隨反應(yīng)進行而變化,就需要用能適合寬粘度領(lǐng)域的葉輪,如泛能式葉輪等。
攪拌器的類型
①旋槳式攪拌器
由2~3片推進式螺旋槳葉構(gòu)成(圖2),工作轉(zhuǎn)速較高,葉片
旋槳式攪拌器
外緣的圓周速度一般為5~15m/s。旋槳式攪拌器主要造成軸
向液流,產(chǎn)生較大的循環(huán)量,適用于攪拌低粘度 (<2Pa·s)液
體、乳濁液及固體微粒含量低于10%的懸浮液。攪拌器的轉(zhuǎn)軸
也可水平或斜向插入槽內(nèi),此時液流的循環(huán)回路不對稱,可增
加湍動,防止液面凹陷。
②渦輪式攪拌器
由在水平圓盤上安裝2~4片平直的或彎曲的葉片
所構(gòu)成。
渦輪式攪拌器(15張)
槳葉的外徑、寬度與高度的比例,一般為20:5:4,
圓周速度一般為 3~8m/s。渦輪在旋轉(zhuǎn)時造成高度湍動的
徑向流動,適用于氣體及不互溶液體的分散和液液相反應(yīng)
過程。被攪拌液體的粘度一般不超過25Pa·s。
③槳式攪拌器
有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構(gòu)成。槳葉直徑與高度之比為 4~10,圓周速度為1.5~3m/s,所產(chǎn)生的徑向液
斜槳式攪拌器
流速度較小。斜槳式攪拌器(圖4)的兩葉相反折轉(zhuǎn)45°或60°,因而產(chǎn)生軸向液流。槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單,常用于低粘度液體的混合以及
固體微粒的溶解和懸浮。
④錨式攪拌器
槳葉外緣形狀與攪拌槽內(nèi)壁要一致(圖5),其間僅有 很小間隙,可清除附在槽壁上的粘性反應(yīng)產(chǎn)物或堆積于槽底
的固體物,保持較好的傳熱效果。槳葉外緣的圓周速度為
0.5~1.5m/s,可用于攪拌粘度高達 200Pa·s的牛頓型流體
錨式攪拌器
和擬塑性流體(見粘性流體流動。唯攪拌高粘度液體時,
液層中有較大的停滯區(qū)。
⑤螺帶式攪拌器
螺帶的外徑與螺距相等,專門用于攪拌高粘度液體(200~500Pa·s)及擬塑性流體,通常在層流狀態(tài)下操作。
⑥磁力攪拌器 Corning數(shù)字式加熱器帶有一個閉路旋鈕來監(jiān)控與調(diào)節(jié)攪拌速度。微處理器自動調(diào)節(jié)馬達動力去適應(yīng)水質(zhì)、粘性溶液與半固體溶液。
⑦磁力加熱攪拌器
Corning數(shù)字式加熱攪拌器帶有可選的外部溫度控制器 (Cat. No. 6795PR) ,他們還可以監(jiān)控與控制容器中的溫度。
⑧折葉式攪拌器
根據(jù)不同介質(zhì)的物理學性質(zhì)、容量、攪拌目的選擇相應(yīng)的攪拌器,對促進化學反應(yīng)速度、提高生產(chǎn)效率能起到很大的作用。折葉渦輪攪拌器一般適應(yīng)于氣、液相混合的反應(yīng),攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)一般應(yīng)選擇300r/min以上。
⑨變頻雙層攪拌器
變頻攪拌器的底座、支桿、電動機使用專利技術(shù)固定為一體。專利夾頭,無松動、無搖擺、不會脫落,安全可靠。鍍鉻支桿,下粗上細,鋼性強、結(jié)構(gòu)合理。具有移動方便,重量輕等優(yōu)點。適合各類小型容器。
編輯本段攪拌功率
攪拌器向液體輸出的功率P,按下式計算:
P=Kd5N3ρ
式中K為功率準數(shù),它是攪拌雷諾數(shù)Rej(Rej=d2Nρ/μ)的函數(shù);d和N 分別為攪拌器的直徑和轉(zhuǎn)速;ρ和μ分別為混合液的密度和粘度。對于一定幾何結(jié)構(gòu)的攪拌器和攪拌槽,K與Rej的函數(shù)關(guān)系可由實驗測定,將這函數(shù)關(guān)系繪成曲線,稱為功率曲線。
編輯本段標記示例
例 直徑600mm,軸徑40mm的漿式攪拌器,標記為
攪拌器 600-40, HG5--220--65--5
攪拌器的選型
攪拌器選型步驟分析介紹
攪拌裝置的設(shè)計選型與攪拌作業(yè)目的緊密結(jié)合。各種不同的攪拌過程需要由不同的攪拌裝置運行來實現(xiàn),在設(shè)計選型時首先要根據(jù)工藝對攪拌作業(yè)的目的和要求,確定攪拌器型式、電動機功率、攪拌速度,然后選擇減速機、機架、攪拌軸、軸封等各部件。共具體步驟方法如下:
1.按照工藝條件、攪拌目的和要求,選擇攪拌器型式,選擇攪拌器型式時應(yīng)充分掌握攪拌器的動力特性和攪拌器在攪拌過程中所產(chǎn)生的流動狀態(tài)與各種攪拌目的的因果關(guān)系。
2.按照所確定的攪拌器型式及攪拌器在攪拌過程中所產(chǎn)生的流動狀態(tài),工藝對攪拌混合時間、沉降速度、分散度的控制要求,通過實驗手段和計算機模擬設(shè)計,確定電動機功率、攪拌速度、攪拌器直徑。
3.按照電動機功率、攪拌轉(zhuǎn)速及工藝條件,從減速機選型表中選擇確定減速機機型。如果按照實際工作扭矩來選擇減速機,則實際工作扭矩應(yīng)小于減速機許用扭矩。
4.按照減速機的輸出軸頭d和攪拌軸系支承方式選擇與d相同型號規(guī)格的機架、聯(lián)軸器
5.按照機架攪拌軸頭do尺寸、安裝容納空間及工作壓力、工作溫度選擇軸封型式
6.按照安裝形式和結(jié)構(gòu)要求,設(shè)計選擇攪拌軸結(jié)構(gòu)型式,并校檢其強度、剛度。
如按剛性軸設(shè)計,在滿足強度條件下n/nk≤0.7
如按柔性軸設(shè)計,在滿足強度條件下n/nk>=1.3
7.按照機架的公稱心寸DN、攪拌軸的擱軸型式及壓力等級、選擇安裝底蓋、凸緣底座或凸緣法蘭
8.按照支承和抗振條件,確定是否配置輔助支承。
在以上選型過程中,攪拌裝置的組合、配置可參考(攪拌裝置設(shè)計選擇流程示意圖),配置過程中各部件之間連接關(guān)鍵尺寸是軸頭尺寸,軸頭尺寸一致的各部件原則上可互換、組合。