使液體、氣體介質強迫對流并均勻混合的器件。 攪拌器的類型、尺寸及轉速,對攪拌率在總體流動和湍流脈動之間的分配都有影響。般說來,渦輪式攪拌器的率分配對湍流脈動有利,而旋槳式攪拌器對總體流動有利。對于型的攪拌器來說,在率消耗相同的條件下,大直徑、低轉速的攪拌器,率主要消耗于總體流動,有利于宏觀混合。小直徑、轉速的攪拌器,率主要消耗于湍流脈動,有利于微觀混合。攪拌器的放大是與藝過程有關的復雜問題,至今只能通過逐經驗放大,根據取得的放大判據,外推至業規模
粘度是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平面上所需剪應力的大小,稱為動力粘度,以Pa·s為單位。 粘度是流體的種屬性。流體在管路中流動時,有層流、過渡流、湍流三種狀態,攪拌設備中同樣也存在這三種流動狀態,而決定這些狀態的主要參數之就是流體的粘度。 在攪拌過程中,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的為粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa/s的為粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機硅等。 對于低粘度介質,用小直徑的轉速的攪拌器就能帶動周圍的流體循環,并至遠處。而粘度介質的流體則不然,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。適用于粘和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行而變化,就需要用能適合寬粘度域的葉輪,如泛能式葉輪等。
攪拌率的基本計算方法
理論上雖然可將攪拌率分為攪拌器率和攪拌作業率兩個方面考慮,但在實踐中般只考慮或主要考慮攪拌器率,因攪拌作業率很難予以準確測定,般通過設定攪拌器的轉速來滿足達到所需的攪拌作業率。從攪拌器率的概念出發,影響攪拌率的主要因素如下。
?、? 攪拌器的結構和運行參數,如攪拌器的型式、槳葉直徑和寬度、槳葉的傾角、槳葉數量、攪拌器的轉速等。
?、? 攪拌槽的結構參數,如攪拌槽內徑和度、有無擋板或導流筒、擋板的寬度和數量、導流筒直徑等。
?、? 攪拌介質的物性,如各介質的密度、液相介質黏度、固體顆粒大小、氣體介質通氣率等。
由以上分析可見,影響攪拌率的因素是很復雜的,般難以直接通過理論分析方法來得到攪拌率的計算方程。因此,借助于實驗方法,再結合理論分析,是求得攪拌率計算公式的惟途徑。
由流體力學的納維爾-斯托克斯方程,并將其表示成無量綱形式,可得到無量綱關系式(11-14)。
Np=P/ρN³dj5=f(Re,Fr)
式中Np--率準數
Fr--弗魯德數,Fr=N²dj/g;
P--攪拌率,W。
式(11-14)中,雷諾數反映了流體慣性力與粘滯力之比,而弗魯德數反映了流體慣性力與重力之比。實驗表明,除了在Re>300的過渡流狀態時,Fr數對攪拌率都沒有影響。即使在Re>300的過渡流狀態,Fr數對大分的攪拌槳葉影響也不大。因此在程上都直接把率因數表示成雷諾數的函數,而不考慮弗魯德數的影響。
由于在雷諾數中僅包含了攪拌器的轉速、槳葉直徑、流體的密度和黏度,因此對于以上提及的其他眾多因素須在實驗中予以設定,然后測出率準數與雷諾數的關系。由此可以看到,從實驗得到的所有率準數與雷諾數的關系曲線或方程都只能在定的條件范圍內才能使用。明顯的是對不同的槳型,率準數與雷諾數的關系曲線是不同的,它們的Np-Re關系曲線也會不同。
選型
攪拌器選型步驟分析介紹
攪拌裝置的設計選型與攪拌作業目的緊密結合。各種不同的攪拌過程需要由不同的攪拌裝置運行來實現,在設計選型時要根據藝對攪拌作業的目的和要求,確定攪拌器型式、電動機率、攪拌速度,然后選擇減速機、機架、攪拌軸、軸封等各件。共具體步驟方法如下:
1.按照藝條件、攪拌目的和要求,選擇攪拌器型式,選擇攪拌器型式時應充分掌握攪拌器的動力性和攪拌器在攪拌過程中所產生的流動狀態與各種攪拌目的的因果關系。
2.按照所確定的攪拌器型式及攪拌器在攪拌過程中所產生的流動狀態,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計,確定電動機率、攪拌速度、攪拌器直徑。
3.按照電動機率、攪拌轉速及藝條件,從減速機選型表中選擇確定減速機機型。如果按照實際作扭矩來選擇減速機,則實際作扭矩應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相同型號規格的機架、聯軸器
5.按照機架攪拌軸頭do尺寸、安裝容納空間及作壓力、作溫度選擇軸封型式
6.按照安裝形式和結構要求,設計選擇攪拌軸結構型式,并校檢其強度、剛度。
如按剛性軸設計,在滿足強度條件下n/nk≤0.7
如按柔性軸設計,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、選擇安裝底蓋、凸緣底座或凸緣法蘭
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