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涡轮式搅拌器

　　导语：涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮）随叶片形状和安装角度不同其名称和用途也不同。从形式上看有两大类，一类是有一个圆盘安装在轮毂上，叶片再安装在圆盘上，称圆盘涡轮式搅拌器．另一种是叶片直接安装在轮毂上，称开启涡轮式搅拌器。应用极广，能处理黏度范围很广的流体。

涡轮式搅拌器概述

　　涡轮式搅拌器从结构上可分为开式（开启式）和盘式（圆盘式）两类。开式有平直叶、斜叶、弯叶等，盘式有圆盘平直叶、圆盘斜叶、圆盘弯叶等。开式涡轮常用的叶片数有2叶和4叶，盘式涡轮以6叶常见。为改善流动状况，盘式涡轮有时把叶片制成凹形和箭形，称为弧叶盘式涡轮和箭叶盘式涡轮。涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细，适用于低黏度到中等黏度流体的混合、气液分散、固液悬浮，以及促进良好的传热、传质和化学反应。平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶是指叶片朝着流动方向弯曲，可降低功率消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。

黏弹性流体对搅拌器的影响

　　黏弹性流体行为可以对搅拌器的混合作用产生巨大的负效应。黏弹性流体的典型特征是具有法向应力差、弹性回缩、应力突增(Overshoot)现象。这些特征可以显著地影响混合行为。黏弹性流体流场中力学特征明显地不同于其他流体。

　　对于牛顿流体，由于搅拌的离心作用，流体在搅拌器内呈漩涡状；与此相反，黏弹性流体在搅拌过程中明显的特性是具有弹性。

　　弹性是材料在受力形变时试图维持原来的形状或形变试图恢复原来的形状的一个特性。因此在搅拌操作中，弹性使材料试图维持原来的形状而不产生混合。黏弹性流体在运动时，总是产生垂直于剪切面的法向应力差，该法向应力差会引发二次流，促使搅拌器中的流体产生爬杆现象——Weissenberg效应，即由搅拌器叶片端部吸入流体，沿搅拌轴方向排出。

　　1974年，Ulblecht曾对有关圆球、圆盘和搅拌器在黏弹性流体中旋转时产生的二次流流型进行了实验研究，实验表明：球在无弹性流体中旋转时，絮凝搅拌器，由于惯性力使流体沿搅拌轴吸入，再在球表面由惯性抛出，哈尔滨搅拌器，形成轴向循环，然而在弹性强的黏弹性流体中，由于法向应力的存在会产生相反方向的流动，当两种力刚好平衡时，会在球表面形成一个孤立的漩涡，在此漩涡内的流体与釜内其余流体不混合。 在黏弹性流体的搅拌中，使用螺杆-导流筒、锚式、框式搅拌器，是比较合适的。

往复式三角形搅拌器叶轮介绍

通常的搅拌器总是向一个方向旋转，罐内无挡板时，液体的流动也是向一个方向进行回转运动。这时由于不能产生有效的剪切和上下循环，顶进式搅拌器，混合效果不佳。一般为避免此缺点，要在罐内装置挡板。然而，有些流体要附着到挡板上，要清除这些附着物相当麻烦。理想的情况是既能不设挡板，又能获得足够大的剪切和循环。能满足这个要求的是往复式搅拌器，它不用复杂的电气变换部分，仅用一个特殊设计的传动机构能够使搅拌器单方向回转变成每次进行90度往复的运动。这种搅拌器需与具有三角形截面的叶轮配合使用。　　三角形叶轮进行水平左右往复转动，使互相逆向的轴向流桨式叶轮交替地进行正反转，液体朝三角形顶角的方向流动，即三角形顶角向上，则液体向，顶角向下，则把液体向下压。通常这种三角形叶轮二枚成一对，互相交叉90度安装，下层的顶角朝下，上层的顶角朝上，往复式搅拌器的整体情况如图。搅拌时，下层叶的可动范围内液体向下压出，直达罐底，并通过下层叶的不动部分折回，向上升，刚好这时因为上层叶的顶角向上，则使液体进一步往上升。上升流直至液体的自由表面，并通过上层叶的不动部分折回，往下降，这里又由于下层叶的顶角而向下，便使液体继续往下降。这样使罐内液体产生有效地上下循环流动，这时叶轮还进行着水平剪切运动，因此往复式搅拌器中的三角形叶轮亦是属于剪切-循环兼顾型的。由于三角形叶片的根部粗，端部细，所以，叶径也可做得较大，通常叶径与罐径比为0.65~0.95。

　　往复式搅拌器可用于使橡胶块在中溶解和使黏土、陶土块在水中分散那样需要高剪切的场合，并且它还能使溶解后的高浓度、高黏度液体进行充分地循环流动。还有，防腐搅拌器，在搅拌纸浆和玻璃纤维时，若用单方向回转的三角形搅拌器，则纤维互相缠结形成大块，而用往复式三角形搅拌器时则缠结不会发生。即使是高浓度的纸浆，由于可使用大的叶径，仍可没有停滞地进行搅拌。