搅拌设计原理

化工原理 电子教案 目录 1 目录 第四章搅拌第一节概述第二节搅拌设备中的流动一 搅拌桨产生的三种基本流型二 搅拌槽内流体流动型态第三节混合机理第四节搅拌设备的结构第五节搅拌功率及功率曲线 2 13 第四章搅拌 第一节概述 搅拌操作的目的 1 制备均匀混合物 2 促进传质 3 促进传热 4 上述三种目的之间的组合 3 13 第四章搅拌 第一节概述 虽然搅拌与混合是一种很常规的单元操作 但是由于其流动过程的复杂性 理论方面的研究还很不够 对搅拌装置的设计和操作至今仍带有很大的经验性 4 13 第二节搅拌设备中的流动 一 搅拌桨产生的三种基本流型 切向流 轴向流 径向流 流体打旋 出现这种流型时 流体主要从浆叶排向周围 卷吸至桨叶区的流体量甚小 垂直方向的流体混合效果很差 液体沿着与搅拌轴平行的方向流动 液体沿半径方向运动 然后向上 向下输送 上述三种流型 通常可能同时存在 其中 轴向流与径向流对混合起主要作用 而切向流应加以抑制 可加入挡板削弱切向流 增强轴向流与径向流 5 13 第二节搅拌设备中的流动 在无挡板槽中 搅拌桨偏心安装可以有效地进行搅拌 6 13 第二节搅拌设备中的流动 二 搅拌槽内流体流动型态 流动型态判定参数 搅拌雷诺数 D 搅叶轮直径 m 物料密度kg m3 黏度kg m s n 搅拌桨转速 1 s 式中 nD 桨叶的叶端速度 例如 标准六直叶涡轮桨Re 10层流Re 104湍流10 Re 104过渡流 层流 湍流 7 13 第三节混合机理 两种物料加入搅拌槽后 其混合机理 主体扩散 湍流扩散和分子扩散 在搅拌槽中 转动的叶轮将能量传给液体物料 产生高速液流 又推进其周围的流体 形成全槽流体的流动 高速液流在流动时 与周围静止液体的界面处 存在较大的速度梯度 液体受到强烈的剪切 形成大量旋涡 旋涡又迅速向周围扩散 造成局部范围内的物料对流运动从而形成液体的涡流扩散 为宏观混合 混合尺度较大 属主体扩散 湍流扩散 为微观混合 混合尺度较小 属分子扩散 涡流微团的尺寸在运动中不断减小 直至达到Kolmogoroff尺度 最后达到分子水平上的均匀 8 13 第四节搅拌设备的结构 槽体 桨叶 挡板 驱动机构 9 13 第四节搅拌设备的结构 槽体 通常为圆筒形 底有平的 椭圆的 锥形底和方槽因不利于流动不大采用 槽体 桨叶 挡板 驱动机构 10 13 第四节搅拌设备的结构 桨叶 桨叶 核心部件 各种推进式桨 螺旋桨 新型翼型桨 三叶推进式桨 四叶推进式桨 异形四叶 轴向流桨 双螺带式 适用高黏度的物料 螺杆式 螺杆螺带式 11 13 第四节搅拌设备的结构 桨叶 六直叶涡轮桨 六弯叶圆盘涡轮桨 各种直叶 弯叶涡轮桨 通常带有圆盘 径向流桨 锚式 12 13 第四节搅拌设备的结构 挡板 驱动机构 挡板 驱动机构 为了消除搅拌槽内液体的打旋现象 切向流 使被搅拌的液体上下翻腾 通常需加入挡板 在固体悬浮操作时 还可在槽底安装挡板 通常由交流电机 齿轮减速机或皮带轮减速装置构成 使搅拌桨达到规定的转速 13 13 第五节搅拌功率及功率曲线 搅拌功率N是衡量搅