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机械搅拌器直径大小与罐径的比例

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学社问答 发表于 2019-9-5 10:07 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
从机械搅拌器的功能可以知道,叶轮叶片的直径大小不是任意决定的,它可以影响叶轮的排出流量,也可以影响动力消耗,也就是可以影响向液体中输入能量的大小,说明叶轮的大小直接影响搅拌过程的进行。如果叶轮的大小选择合理,就能供给搅拌过程所需要的动力,还能提供良好的流动状态,完成预期的操作。
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  叶轮叶片的大小一般以桨径的大小(所谓桨径是指叶轮回转时前端轨迹圆的直径)和叶轮的宽度来衡量。桨径的选择与机械搅拌器的种类有关,与罐径的大小有关。
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9 {) ^) U/ l" g# V+ r  当搅拌罐中出现“圆柱状回转区”漩涡时,这个部分的混合很差,致使混合时间较长,不利于搅拌过程,所以一般都要设法缩小这个区域。如果减小桨径就可以缩小“圆柱状回转区”的半径。
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       在低黏度液时,由于液体流动性好,能量传递较容易,所以不必担心由于桨径的减小会造成叶轮外围出现死区。此时,只要叶轮的搅动液量范围够,就应将桨径取小些,以桨径与罐内径之比叫桨径罐径比d/D,一般桨式叶轮的d/D=0,35~0.8。涡轮式叶轮的d/D一般为0.25~0.5。桨式之所以将d/D的范围取大些,是因为它的转速较低,还常用在黏度较高的条件下。考虑到具体的操作目的,还可将桨径尺寸选择更合理些。例如对于液液分散操作时,为使轻相组分不致集中在轴的附近,要使罐的中心部分和四周部分的分散相能侧时分散,取d/D=1/3最合适,对气-液分散操作,也取d/D=1/3。8 k4 T% w' `7 \( q  l2tech.cn

% |! R& C2 Z2 r. |据认为在这个条件下.当动力消耗一定时,传质速率较大。当固-液相悬浮操作时,为使罐底的固体颗粒易于搅起,对不同类型的罐底可取不同的桨径。桨径罐径比分别为:平底圆罐d/D=0.45 - 0.5,椭圆形底圆罐d/D=0.4,半球形底圆罐d/D=0.3。对于特殊的液液乳化搅拌,为取得高的剪切能力,叶轮要高速同转,其桨径罐径比更小,一般为1/6~1/10。
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  在液体黏度很大,大到使流动进入层流状态时,轴附近的“圆柱状回转区”几乎变小到零,但因液体黏滞力很大,罐内易出现死区,所以桨径要取得很大,如采用锚式、框式及螺带式等,其d/D都在0.9以上。
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( M: Z8 R7 E+ Y$ ?/ D) X  推进式叶轮轴向流量大,体积循环能力强,一般桨径都不大,多取d=0,2-0.5其中以d/D=1/3为最常用。
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( m6 ]$ F+ h, }, s& F" D  A+ m0 V       可将机械搅拌器根据转速区分为快速型与慢速型两类,它们的桨径罐径比不同。以经常使用在过渡区与湍流区的为快速型,如涡轮式、推进式、鼠笼式与桨式等;以经常用在层流区的为慢速型,如螺带式、锚式、螺杆式等等。对快速型搅拌器直径大小一般取2.0≤D/d≤8.0,即0.125≤d/D≤0.5;对慢速型的一般取1.04≤D/d≤2.0,即0.5≤d/D≤0.96。; m  w0 z% {3 T/ g2tech.cn
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       关于一个叶轮上叶片的数量,一般在桨式中常用双叶。各种涡轮式的叶轮以6叶及8叶为多,最少的用3叶,最多有用16叶。推进式有2叶、3叶和4叶,以3叶居多。
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) j9 b9 U  J- ~2 b5 T* S; d0 b  关于叶轮宽度的影响.可从机械搅拌器的动力消耗方面来分析。可这样概括地说,在高黏度液体中,层流范围内动力消耗几乎和桨宽成正比,而在低黏度液中,仅在叶轮宽度范围较小时,动力消耗随桨宽增加而增加,当桨宽大到一定范围以上,动力消耗就不再因桨宽增大而增大了。
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1 H: t$ V$ L8 V% r5 K& w" Z  这里介绍一些常用桨宽b的数据。对涡轮式,在不互溶液-液中搅拌时,取d/D=1/3,叶片数=4,桨宽b=(0.05~0.1)D。在气-液分散操作中,取d/D=1/3.则取(b/D)n=0.15~0.3。桨式的b=(0.1~0.25)D。锚式、框式及螺带式其桨宽b=0.1D。3 Y( Q1 k+ x+ {! r% k环保之家[2TECH.CN]-专业环保技术交流门户!
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" o' J. `( r3 T' ^8 x* X  关于机械搅拌器在搅拌轴上的安装层数,一般都是从叶轮的搅动范围来考虑的,液层过高则要考虑设置多层叶轮。对于低黏度液体,如黏度小于5000mPa.s时径流型叶轮可搅动罐内上下范围为桨径的4倍,所以对常用的液层降度H=D时,只要一层叶轮即可。
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5 h+ I& b6 {+ ~推进式叶轮一般也在粘度大于110mPa.s及液层深度H>4d时才取积层。对于高黏度液体,当黏度达到50000mPa.s时,上下可搅动的液体范围但是桨径的1/2,所以这时必须增加机械搅拌器层数。多层搅拌如下图。快速型机械搅拌器一般在H>1.3D时设置多层机械搅拌器,且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。" `1 f# z. L. }' d7 U% D7 x% n$ u2tech.cn
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9 r3 Z9 b/ E5 z. n# x     一般情况下,我们也可以利用螺带螺杆搅拌器来加强液体在上下方向的循环,但是如果液体高度过高,那么多层搅拌器就是首选了。# _  L9 ~* l" H! Q3 a1 [2tech.cn
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  机械搅拌器在圆形罐中心直立安装时,桨式与涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C一般为桨径的1~1.5倍。如果为了防止底部有沉淀,也可将叶轮放置低些,如离底高度C=D/10。最上层叶轮高度离液面至少要有1,5d的深度,特别是不设挡板液面中心有下陷时更要注意。搅拌器过于接近液面会目液面下陷而使叶轮外露。推进式叶轮的C值一般也等于1/3液层深度。为了防止底部沉淀的产生也可以安装底挡板。$ T4 f  h4 o0 _( p( w/ T1 P2tech.cn

" Y5 D) n/ k+ [7 H0 T# y& c8 [. Q$ X' e/ G  推进式搅拌器在倾斜安装和侧面安装时,其安装尺寸参见图2-9。按照此图上的数据安装,可不致使被搅拌的液体产生固定的旋涡,有利于混合过程。# B2 L6 N, p* v' C2tech.cn

. e4 e' n1 |, t  p" n  上面介绍的这些几何关系都是一些最常用的。如图2-10上的几何尺寸关系可称为涡轮式的标准型尺寸。只有尺寸选择合理,才有可能良好地发挥机械搅拌器的功能,特别是高黏度液体的搅拌,其叶轮尺寸、安装尺寸尤其重要,应当慎重选择。6 E3 U' E' f% E1 v2 X* q2tech.cn

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