搅拌桨叶的选型和设计计算

1、第二节搅拌桨叶的设计和选型、搅拌机结构与组成组成:搅拌器电动机减速器容器排料管挡板适用物料: 低粘度物料二、混合机理利用低粘度物料流动性好的特性实现混合1、对流混合在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动，括两种形属强制对流。式:（1）主体对流:搅拌器带动物料大范围的循环流动（2）涡流对流:旋涡的对流运动液体层界面强烈剪切旋涡扩散主体对流宏观混合涡流对流对流昆合速度取绝被混合物料的湍动程度，湍动程度屁合 速度2、分子扩散混合液体分子间的运动微观混合作用:形成液体分子间的均匀分布对流混合可提高分子扩散混 合3、剪切混合剪切混合搅拌桨直接与物料作用，把物料撕成越来越薄的薄层

2、，达到混合的目的。高粘度过 物料混合过程，主要是剪切作用。三、混合效果的度量1、调匀度I设A、B两种液体.各取体积vA及vB置于一容器中.则容器内液体A的平均体积浓度CAO为（理论值）经过搅拌后，在容器各处取 样分析实际体积浓度CA,比较 CAO、CA .若各处CAO-CA则表明搅拌均匀若各处CAO-CA则表明搅拌尚不均匀.偏离越大.均匀程度越差。弓I入调 匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度定义某液体的调匀度丨为:（当样品中CACAO时）或（当样品中CACAO时）显然Iw 1若取m个样品，则该样品的平均调匀度为当混合均匀时II2、混合尺度设有A、B两种液体混合后达到微粒均布状态。混合尺度分设备尺

3、度微团尺度分子尺度对上述两种状态:在设备尺度上:两者都是均匀的（宏观均匀状态）在微团尺度上:两者具有不同的均匀 度。在分子尺度上两者都是不均匀的（当微团消失，称分子尺度的均匀或微观均匀）如取样尺寸远大于微 团尺寸，则两种状态的平均调匀度接近于己于lo如取样尺寸小到与b中微团尺寸相近时，则b状态调匀度下降，而a状态调匀度不变。即：同一个 混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化，说明单平调匀度不能反映混合物的均匀程度四、搅拌机主要结 构1、搅拌器搅拌器由电动机带动.物料按一定规律运动（主体对流）.桨型不同，物料产生的流型不同。桨作用于物 料，物料产生三个方向的速度分量：轴向分量经向分量切向分量当，

4、桨对中安装，no液体绕轴整体旋转.不利于混合。（1）旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵结构:特点：a、流型：轴流型，以轴流混合为主.伴有切向流，经向流特.点湍：动程度不高。b、流循型（2）涡轮式搅拌器相似于无壳的离心泵组成：圆盘、轴、叶片（48）环:量径大向.流适型用于宏观混合c、适用伴低 有粘度物轴料向混流合，w2000c p o切向流d、有两桨个转回速路较高，圆周速度u（3）=易5产15生m7s分n层二1 效 00 应5”00rpm e （、不 d 适 j二于（0 混.2合0含5）有D较（重固以体0颗.33居多粒悬）浮液） d j二（0.20.5） D （0.33 居多）d j : L : b

5、二20 ： 5 ： 4 适合混合中低粘度的物料，W 5000cu 二 48m/sn=10300r.p.m 回路较曲折，出口速度大，湍动程度强，剪切力大.可将微团细化。(3) 桨式搅拌器当搅拌器提供的机械能因粘性阻力而消耗湍动程度主体流动范围例:同一规格的涡轮式搅拌器，混合不同粘度的物料，混合效果差别很大。水的搅动范围为4D当5000c p时，其搅动范围为0.5D .离桨较远处流体流动缓慢，甚至静止，混合效果不 佳。当时，应采用Dn的桨结构:桨式搅拌器特点: 桨叶尺寸大，dj/D二0.50.8宽度大，b : dj二0.10.25 转速低二2.52m/s ; n二 1100 rpm 流型径向流切向

6、流桨叶倾斜，可产生小范围轴向流 适合低粘度物料口5000CP当容器内液位较高时，可在同一轴上安装几个桨叶。(4) 锚删式搅拌器结构:2、搅拌容器形状：圆弧底有利于产生流型，加速混合.没有死角，功耗低。锥型底有利于底部排料, 流型差，底部易产生停滞现象，均匀程度差。(2) 设计容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。(3) 容器容量及结构尺寸根据实验般液一固相 容器长径流比H/D 搅拌容器装料量搅拌容器装满 程度用装满系数rVg/V式中:Vg实际盛装物料的容积H/D 二 1 2 V容器全容积H/D 二 1.7 口 二 0.60.85如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态液一液相气一液相2.5发酵容

7、器二0.60.7 (取低值)当物料反映平稳或粘度较大时T二0.80.85 (取高值)容器直径与高度确定方法:先初算(忽略封头容积)，后较核计 算.直径计算:将H/D及V二V g/ 代入注:D应圆整为标准直径容器高度计算:式中:v封头 部分容积注:H应圆整校核:H/D及值是否在推荐范围内3、挡板(1) 打漩当被搅拌液料出现沿圆周做整体旋转运动时，这种流动状态叫打旋。(2) 打旋的危害 几乎不存在轴向混合，会出现分离现象。液面下凹.有效容积降低。 当旋涡较深时，会发生从液体表面吸气现象，引起液体密度变化或机械振动。(3) 常见消除打旋的方法 偏心安装 倾斜安装 侧壁安装消除打旋最简单常用的方法是在

8、容器内加设挡板(4) 挡板的结构与作用结构作用:消除打旋 将切向流改变为轴向流和径向流 増大液体的湍动程度(5) 充分挡板化实践证明:实现充分挡板化的条件为wbi.2式中：Wb挡板宽度(wdjb)1-2.nb0.35-液轮直径djnb挡板数目* Wb1 _是否所有液©体搅拌。机无论混°合b物料4的粘度多大都应加设挡板？A、低粘度物料，转速较高，桨对中按装时.应加挡板，挡板紧贴内壁。B、中粘度物料.挡板离开壁面安装，防止死区。C、高粘度物料(口二12000cp)流体粘度足以抑制打旋，可不加挡板找出无因次数群4、轴封(21)填机料械密封特点特:点:数:物性参数：用式NpCpF中:功/率因，当加设挡板时消除打旋.Y=0, Fr-1.- cp 二Np二k Rex 对数式:logNp 二logK + XIogRe 以 cp 或 Np 为纵坐 标，以Re为横坐标绘制功率曲线2、功率曲线(1) Re<10时，(层流区)为直线，斜率为-1。/.logNp-logK -logRe将Np,Re代入得N 二 Kn2 dj3试验测得:k- 1当n 定时功率与pi.d