上海滬龍石化工程有限公司
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攪拌機是使液體、氣體介質(zhì)強迫對流并均勻混合的器件。移動攪拌機的類型、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,渦輪式移動攪拌機的功率分配對湍流脈動有利,而旋槳式移動攪拌機對總體流動有利。
對于同一類型的移動攪拌機來說,在功率消耗相同的條件下,大直徑、低轉(zhuǎn)速的移動攪拌機,功率主要消耗于總體流動,有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的移動攪拌機,功率主要消耗于湍流脈動,有利于微觀混合。移動攪拌機的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)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。
1)低于黏度互溶液體的混合低黏度互溶液體的混合是一個均相純物理混合過程,主要控制因素是循環(huán)速率,而槳葉的剪切作用是次要的。當兩種液體黏度相差較大時,剪切的存在有利于較高黏度液體在整個容器內(nèi)的分散,有利于湍流擴散的強化。常用的移動攪拌機有推進式、斜葉渦輪、長薄葉螺旋式、三葉后彎式等。當黏度低于0.4Pa.s,特別是0.1Pa.s以下時,常在湍流區(qū)操作,此時用推進式移動攪拌機最為合適。這是由于推進式移動攪拌機直徑小,轉(zhuǎn)速高,循環(huán)能力強且動力消耗少(在全擋板條件下操作),能形成強烈的循環(huán)流。如中央插入,d/D=0.25~0.33,C/d=1,H/D=1~1.2(D指容器內(nèi)直徑,d指移動攪拌機直徑,H指液面高度,C指移動攪拌機距離容器底部的高度,以下同)。
對大型容器中低黏度物料的混合,采用斜入式時,d/D=0.25~0.33,H/D=1~1.2;采用旁入式時d/D=0.083~0.125或更小,H/D≤0.8.對黏度稍高,或兩種液體的黏度有相當差別時,可選用三葉后彎式移動攪拌機。該種移動攪拌機具有良好的循環(huán)流性能,有兼有有一定的剪切作用,只是使用時要注意與之匹配的擋板型式和安裝位置。漿式移動攪拌機因其結(jié)構(gòu)簡單,在小容量液體混合中仍廣泛應(yīng)用,但在大量液體混合時,其循環(huán)能力就顯不足。
2)高黏度液體的混合高黏度液體混合操作通常都處于層流狀態(tài),其對應(yīng)的黏度范圍為1~1000Pa.s。高黏度液體在層流下操作,沒有明顯湍動,流體離開移動攪拌機后,其能量很快耗散,因此不能通過流體的翻騰來造成容積循環(huán),往往采用直接大面積推動流體使之達到混合,最常用的移動攪拌機有錨式、框式、螺帶式、螺桿式等。錨式移動攪拌機結(jié)構(gòu)簡單,應(yīng)用廣泛,由于缺乏軸向循環(huán)流動,混合效率較低。當攪拌雷渃數(shù)大于50時,產(chǎn)生的兩次循環(huán)流可改善混合特征。由于錨式移動攪拌機的形狀與攪拌釜匹配,因此它的葉片掃過釜壁時,可促進物料與釜壁的熱交換,并可減少薄粘壁物,改善混合性能。