液體混合攪拌器

攪拌機(jī)械是使液體、氣體介質(zhì)強(qiáng)迫對(duì)流并均勻混合的器件。攪拌器的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速，對(duì)攪拌功率在總體流動(dòng)和湍流脈動(dòng)之間的分配都有影響。一般說(shuō)來(lái)，渦輪式攪拌器的功率分配對(duì)湍流脈動(dòng)有利，而旋槳式攪拌器對(duì)總體流動(dòng)有利。

對(duì)于同一類型的攪拌器來(lái)說(shuō)，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(dòng)，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(dòng)，有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過(guò)程有關(guān)的復(fù)雜問(wèn)題，至今只能通過(guò)逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)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(gè)均相純物理混合過(guò)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(dāng)兩種液體黏度相差較大時(shí)，剪切的存在有利于較高黏度液體在整個(gè)容器內(nèi)的分散，有利于湍流擴(kuò)散的強(qiáng)化。常用的攪拌器有推進(jìn)式、斜葉渦輪、長(zhǎng)薄葉螺旋式、三葉后彎式等。當(dāng)黏度低于0.4Pa.s，特別是0.1Pa.s以下時(shí)，常在湍流區(qū)操作，此時(shí)用推進(jìn)式攪拌器最為合適。這是由于推進(jìn)式攪拌器直徑小，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)能力強(qiáng)且動(dòng)力消耗少（在全擋板條件下操作）,能形成強(qiáng)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指攪拌器直徑，H指液面高度，C指攪拌器距離容器底部的高度，以下同）。對(duì)大型容器中低黏度物料的混合，采用斜入式時(shí)，d/D=0.25~0.33，H/D=1~1.2;采用旁入式時(shí)d/D=0.083~0.125或更小，H/D≤0.8.對(duì)黏度稍高，或兩種液體的黏度有相當(dāng)差別時(shí)，可選用三葉后彎式攪拌器。該種攪拌器具有良好的循環(huán)流性能，有兼有有一定的剪切作用，只是使用時(shí)要注意與之匹配的擋板型式和安裝位置。漿式攪拌器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)，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(duì)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(dòng)，流體離開攪拌器后，其能量很快耗散，因此不能通過(guò)流體的翻騰來(lái)造成容積循環(huán)，往往采用直接大面積推動(dòng)流體使之達(dá)到混合，最常用的攪拌器有錨式、框式、螺帶式、螺桿式等。錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，由于缺乏軸向循環(huán)流動(dòng)，混合效率較低。當(dāng)攪拌雷渃數(shù)大于50時(shí)，產(chǎn)生的兩次循環(huán)流可改善混合特征。由于錨式攪拌器的形狀與攪拌釜匹配，因此它的葉片掃過(guò)釜壁時(shí)，可促進(jìn)物料與釜壁的熱交換，并可減少薄粘壁物，改善混合性能。

攪拌器選型步驟分析介紹

攪拌裝置的設(shè)計(jì)選型與攪拌作業(yè)目的緊密結(jié)合。各種不同的攪拌過(guò)程需要由不同的攪拌裝置運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)選型時(shí)首先要根據(jù)工藝對(duì)攪拌作業(yè)的目的和要求，確定攪拌器型式、電動(dòng)機(jī)功率、攪拌速度，然后選擇減速機(jī)、機(jī)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(shí)應(yīng)充分掌握攪拌器的動(dòng)力特性和攪拌器在攪拌過(guò)程中所產(chǎn)生的流動(dòng)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(guò)程中所產(chǎn)生的流動(dòng)狀態(tài)，工藝對(duì)攪拌混合時(shí)間、沉降速度、分散度的控制要求，通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段和計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)，確定電動(dòng)機(jī)功率、攪拌速度、攪拌器直徑。

3.按照電動(dòng)機(jī)功率、攪拌轉(zhuǎn)速及工藝條件，從減速機(jī)選型表中選擇確定減速機(jī)機(jī)型。如果按照實(shí)際工作扭矩來(lái)選擇減速機(jī)，則實(shí)際工作扭矩應(yīng)小于減速機(jī)許用扭矩。

4.按照減速機(jī)的輸出軸頭d和攪拌軸系支承方式選擇與d相同型號(hào)規(guī)格的機(jī)架、聯(lián)軸器

5.按照機(jī)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(jì)選擇攪拌軸結(jié)構(gòu)型式，并校檢其強(qiáng)度、剛度。

如按剛性軸設(shè)計(jì)，在滿足強(qiáng)度條件下n/nk≤0.7

如按柔性軸設(shè)計(jì)，在滿足強(qiáng)度條件下n/nk>=1.3

7.按照機(jī)架的公稱心寸DN、攪拌軸的擱軸型式及壓力等級(jí)、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(guò)程中，攪拌裝置的組合、配置可參考(攪拌裝置設(shè)計(jì)選擇流程示意圖)，配置過(guò)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。

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