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山東中拓鼎承化工機(jī)械有限公司

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拌裝置中的攪拌體系分析

今天我們來分享一下攪拌器放大過程中的攪拌體系分析。通常來說，攪拌器的攪拌體系中某一點(diǎn)的狀態(tài)可以通過一系列狀態(tài)變量來表示。如溫度、壓力、流速、濃度等。作為一種基本方法，襯塑攪拌器，一個(gè)復(fù)雜的體系常?？梢苑纸獬蓭讉€(gè)簡(jiǎn)單的子體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，從而使所獲得的基本數(shù)據(jù)更有表征的價(jià)值，如在小試和模試中通常將反應(yīng)和傳遞因素進(jìn)行單獨(dú)研究。但是被分離的變量之間常常存在互動(dòng)和耦合效應(yīng)，所以中試時(shí)經(jīng)常將它們重新合并研究。如果兩個(gè)子體系之間的連接是單方向的（比如i到j(luò)，j體系的輸入=i體系的輸出），則兩個(gè)體系通常是獨(dú)立的。對(duì)于兩個(gè)變量是明顯互相耦合在一起的，要避免將它們分離研究，污水?dāng)嚢杵?，或必須研究它們之間的耦合效應(yīng)。舉例來說，可以將一個(gè)復(fù)雜的化工過程分成進(jìn)料段、反應(yīng)段和后處理段進(jìn)行分離研究，其中攪拌器的反應(yīng)器往往是復(fù)雜的單元器，但難以再繼續(xù)細(xì)分。

當(dāng)體系確定，輸入變量、輸出變量、作用參數(shù)等隨之可以確定。比如，輸入變量可以包括進(jìn)料中的化學(xué)組成和純度等。輸出變量可以包括流出物的化學(xué)組成，流出速率等。作用參數(shù)包括進(jìn)料速率、催化劑類型、反應(yīng)器進(jìn)口溫度、反應(yīng)器進(jìn)口壓力、再循環(huán)流率等。當(dāng)完成對(duì)子體系的定義后，需要對(duì)單個(gè)子體系進(jìn)行研究，即小試研究。當(dāng)小試完成后，需要考慮放大到模試。在模試階段，除了考慮與小試過程同樣關(guān)心的變量——轉(zhuǎn)化率外，還要考慮副反應(yīng)問題、熱力學(xué)平衡、物理性質(zhì)、化學(xué)平衡、熱傳遞、相間和相內(nèi)的質(zhì)量傳遞、流體或固體的流動(dòng)等。

罐中液體的循環(huán)流動(dòng)是達(dá)到物料混合所的流動(dòng)狀態(tài)，而湍流擴(kuò)散、剪切流又是某些攪拌過程快速進(jìn)行達(dá)到攪拌目的所需要的。雖然某種合適的流動(dòng)狀態(tài)也要靠攪拌罐及其他附件來共同造成，但是葉輪的形狀與運(yùn)轉(zhuǎn)情況仍可以說是決定罐內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的基本的因素。

各種攪拌葉輪形狀按攪拌器的運(yùn)動(dòng)方向與葉輪表面的角度可分為三類，即平葉、折葉和螺旋面葉。槳式、渦輪式、錨式、框式等的葉輪都是平葉或折葉，而推進(jìn)式、螺桿式、螺帶式的葉輪則為螺旋面葉?！　∑饺~的槳面與運(yùn)動(dòng)方向垂直，即運(yùn)動(dòng)方向與槳面法線方向一致。折葉的槳面與運(yùn)動(dòng)方向成一個(gè)傾斜角度；一般這個(gè)傾斜角度為45或60度等。螺旋面葉是連續(xù)的螺旋面成其中一部分，葉片曲面與運(yùn)動(dòng)方向的角度逐漸變化，如推進(jìn)式葉片的根部曲面與運(yùn)動(dòng)方向一般可為40-70度，重慶攪拌器，而其葉端的曲面與運(yùn)動(dòng)方向的角度較小，一般為17度左右。　　由于平葉的運(yùn)動(dòng)方向與槳面垂直，所以當(dāng)葉輪低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液體的主要流動(dòng)為水平環(huán)向的流動(dòng)。

當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速增大時(shí)，液體的徑向流動(dòng)就漸漸增大。葉輪轉(zhuǎn)速愈高，由平葉排出的徑向流愈強(qiáng)。但只靠葉輪本身，它造成的軸向流動(dòng)還是很弱的。折葉由于槳面與運(yùn)動(dòng)方向成一定傾斜角，所以在葉輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，除有水平環(huán)流外，還有軸向分流。在葉輪轉(zhuǎn)速增大時(shí)，還有漸漸增大的徑向流。螺旋面可以看成是許多折葉的組合，這些折葉的角度逐漸變化，所以螺旋面的流向也有水平環(huán)向流、徑向流和軸向流，其中軸向流量大。

高黏度流體攪拌對(duì)機(jī)械攪拌器的要求

黏度是流體的一種屬性。它反映了流體運(yùn)動(dòng)時(shí)剪切應(yīng)力與剪切速度梯度的比值關(guān)系。所以黏度大小對(duì)流動(dòng)狀態(tài)有很大的影響，也必然對(duì)機(jī)械攪拌器的攪拌過程有很大的影響。流體在管路中流動(dòng)時(shí)，有層流、過渡流、湍流三種狀態(tài)，攪拌罐中也有這樣三種流動(dòng)狀態(tài)，不銹鋼攪拌器，與管路中一樣決定這些狀態(tài)的是雷諾數(shù)Re，黏度是決定Re大小的主要參數(shù)之一。

在攪拌過程中，所謂黏度高低的說法并沒有嚴(yán)格的界限，一般所謂高低只是一個(gè)習(xí)慣的說法。大致以2500m Pa.s或10四次方mPa.s以上為高黏度．在此以下都可稱為低黏度。也有的只將100mPa.s以下稱為低黏度，中間又分出一個(gè)中等黏度的范疇。因?yàn)榈宛ざ扰c中等黏度的液體在攪拌時(shí)流動(dòng)狀態(tài)的區(qū)別不大，所以將其統(tǒng)稱為低黏度，以與高黏度液體相區(qū)別。關(guān)于目前常用的液體攪拌器所適用的黏度范圍，說法也不同。有的認(rèn)為適用在2×10的五次方mPa.s以下，也有的認(rèn)為可用到1x10的六次方mPa.s。這些說法都未提及其他指標(biāo)，所以也只能理解為一個(gè)大致的范圍。

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