






高黏度流体搅拌器的设计要素
高黏度流体的搅拌器设计,一直是搅拌混合领域中一个很重要的课题。
在我们用多种叶轮对高黏度牛顿流体以及非牛顿流体的混合进行了试验后发现,消化池搅拌器,一个的高黏度液体搅拌器,至少具备两个条件:1.叶轮能提供强有力的剪切,这是减小浓度斑尺寸即分离尺寸的必要条件,如前所述,只有浓度斑足够小,才能产生大面积的界面,促进分子扩散,从而快速达到分子级的混合效果,例如螺带式叶轮和锚式叶轮,广州搅拌器,通常其d/D都在0.9/0,97左右,即都是所谓近壁型叶轮,在叶轮端部与罐壁之间会产生强烈的剪切,在此消耗了搅拌功率的90%左右。2.由于高剪切区总是只占有罐体积的一小部分,因此只有叶轮能使液体在罐内进行快速的循环,使高剪切区和低剪切区的液体快速交换,才能使全罐快速地达到均匀混合。
长久以来,业内存在这样一种观点,对于近壁型搅拌器,其剪切总是足够的,决定搅拌器混合能力的是叶轮的循环能力,并且还认为要达到全罐均匀混合,液体至少要在罐内循环三次。因此,哪种叶轮能以短时间完成三次循环,那一种叶轮便是混合速率快的叶轮。这一结论,长时间以来被应用在搅拌器的设计中。然而近年来一些具有复杂传动机构的搅拌器,如在回转的同时进行上、下移动的复动搅拌器和使叶轮往复摆动的往复式搅拌器等,此类搅拌器会产生速度脉动,此类速度脉动,我们可以将其理解为液体在一定方向上的周期性的较为激烈的变化,事实证明速度脉动对于促进混合有很大作用。速度脉动原来是湍流操作特有的现象,然而,复动式搅拌器和往复式搅拌器以其上、下往复运动或正、反转运动,在高黏度液体中产生了强的速度脉动,从而获得了高的混合效率。因此可以将剪切、循环和速度脉动归结为快速混合的二要素。这二要素是开发新型高黏度液体搅拌器的依据。


桨式搅拌器通常仅有二个叶片,是搅拌叶轮中简单的一种。根据叶片的垂直或倾斜安装可分成径向流型和轴向流型。桨式叶轮主要用于排出流是必要的场合,由于在同样的排量下,轴向流叶轮的功耗比径向流低,故轴向流叶轮使用较多,由于结构简单,即使叶径大,价格也不高,吸收塔搅拌器,故往往用于大叶径、低转速的场合。
桨式搅拌器叶片形状的选择
桨式搅拌器结构简单,细长的、连续的板状叶片焊、铆在轮毂上或对夹在搅拌轴上,因而价格低,大约有35%~40%的搅拌器使用这种搅拌器。通常,每个叶轮有2个叶片,安装3~4个叶片的并不多见。桨叶可垂直安装于轮毂上,即所谓的平叶桨。也可以某一角度倾斜安装于轮毂上,即所谓的折叶桨。
由桨式叶轮所形成的流动形式也有径流和轴流之分。但桨叶的主要作用是具有较强的循环功能,大都用于需要叶片以排出(循环)作用为主要目的的搅拌。在排出量相同情况下,折叶桨的操作费用与动力消耗稍优于平叶桨。实际工程中,往往采用大直径低转速叶轮,尽管剪切作用不大,但罐内循环良好。由于可用大直径的叶轮,调配罐搅拌器,故也可用于介质粘度达50Pa.s的搅拌。此时,为了使罐内上、下层介质易于交换,往往采用有3~5段的多段叶轮,或在桨叶上安装横向叶片。
螺带式搅拌器:螺带式搅拌器的叶片是用带钢卷成螺旋状焊接在轴上制成。它适用于中、高黏度(可达数千泊)的搅拌,有较好的上下循环性能。螺带式搅拌器有单螺带、双螺带、内-外螺带、螺带-螺杆等多种型式。螺带式搅拌器与搅拌容器壁的间隙、螺距、头数以及带宽等都对混合效率有影响。应用在高黏度流体时,由于锚式搅拌器几乎不产生上下流动,在容器中心处混合效果较差,且流体黏度越高,这种缺点越明显。而螺带式搅拌器产生的是以上下循环流为主的流动,所以整个容器内的混合效果比较好。对于锥型搅拌器,还可作成锥型的螺带-螺杆式搅拌器,搅拌效果很好。


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