銅陵制冰池攪拌器新的服務-中拓鼎承(圖)

高黏度和低黏度溶液攪拌器的選型

低黏度互溶液體混合，低黏度互溶液體的混合是一個均相純物理混合過程，主要控制因素是循環(huán)速率，而槳葉的剪切作用是次要的。當兩種液體黏度相差較大時，剪切的存在有利于較高黏度液體在整個容器內的分散，有利于湍流擴散的強化。常用的攪拌器有推進式、斜葉渦輪、長薄葉螺旋式、三葉后彎式等。當黏度低于0.4Pa.s，特別是0.1Pa.s以下時，常在湍流區(qū)操作，此時用推進式攪拌器為合適。這是由于推進式攪拌器直徑小轉速高，循環(huán)能力強且動力消耗少（在全擋板條件下操作），能形成強烈的循環(huán)流。如中央插入，d/D=0.25～0.33，C／D=1，H/D=1約等于1.2(D指容器內直徑，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)。對大型容器中低黏度物料的混合采用斜入式時，d/D=O.25—0.33， H/D=1～1.2；采用旁入式時d/D=0.083～0.125或更小，H/D≤0.8。對黏度稍高或攪拌要求較高時，可采用寬葉的開啟四斜葉渦輪式攪拌器，與推進式相比，剪切作用略有加強。四斜葉渦輪主要尺寸為：d/D—0.25～0.5，C/d=1，H/D=1NI.2，b/d=0.25（b為槳葉寬度）。也可采用長薄葉螺旋式攪拌器，它與斜葉渦輪式相比，在同樣能耗下能提供較大的循環(huán)流量，因此對循環(huán)流量要求較高的場合，選用此類攪拌器較合適。當黏度稍高，或兩種液體的粘度有相當差別時，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，又兼有一定的剪切作用，只是使用時要注意與之匹配的擋板型式和安裝位置。槳式攪拌器因其結構簡單，在小容量液體混合中仍廣泛應用，但在大容量液體混合時，其循環(huán)能力就顯得不足。

高黏度流體攪拌器的設計要素

高黏度流體的攪拌器設計，一直是攪拌混合領域中一個很重要的課題。

在我們用多種葉輪對高黏度牛頓流體以及非牛頓流體的混合進行了試驗后發(fā)現(xiàn)，一個的高黏度液體攪拌器，至少具備兩個條件：1.葉輪能提供強有力的剪切，這是減小濃度斑尺寸即分離尺寸的必要條件，如前所述，只有濃度斑足夠小，才能產生大面積的界面，促進分子擴散，從而快速達到分子級的混合效果，例如螺帶式葉輪和錨式葉輪，通常其d/D都在0.9/0，97左右，即都是所謂近壁型葉輪，在葉輪端部與罐壁之間會產生強烈的剪切，在此消耗了攪拌功率的90%左右。2.由于高剪切區(qū)總是只占有罐體積的一小部分，自吸式攪拌器新的滿意，因此只有葉輪能使液體在罐內進行快速的循環(huán)，使高剪切區(qū)和低剪切區(qū)的液體快速交換，才能使全罐快速地達到均勻混合。

長久以來，業(yè)內存在這樣一種觀點，對于近壁型攪拌器，其剪切總是足夠的，決定攪拌器混合能力的是葉輪的循環(huán)能力，并且還認為要達到全罐均勻混合，液體至少要在罐內循環(huán)三次。因此，哪種葉輪能以短時間完成三次循環(huán)，那一種葉輪便是混合速率快的葉輪。這一結論，長時間以來被應用在攪拌器的設計中。然而近年來一些具有復雜傳動機構的攪拌器，如在回轉的同時進行上、下移動的復動攪拌器和使葉輪往復擺動的往復式攪拌器等，此類攪拌器會產生速度脈動，此類速度脈動，我們可以將其理解為液體在一定方向上的周期性的較為激烈的變化，事實證明速度脈動對于促進混合有很大作用。速度脈動原來是湍流操作特有的現(xiàn)象，然而，復動式攪拌器和往復式攪拌器以其上、下往復運動或正、反轉運動，在高黏度液體中產生了強的速度脈動，從而獲得了高的混合效率。因此可以將剪切、循環(huán)和速度脈動歸結為快速混合的二要素。這二要素是開發(fā)新型高黏度液體攪拌器的依據(jù)。

攪拌器中的流型流場介紹

攪拌器內的流型取決于攪拌方式，攪拌器、釜、擋板等的幾何特征，流體性質以及轉速等因素。在一般情況下，攪拌軸安裝在釜中心時，攪拌將產生三種基本流型：1.切向流；2.軸向流；3.徑向流。上述三種基本流型，通常可能同時存在。其中，軸向流與徑向流對混合起主要作用，而切向流應加以抑制，可通過加入擋板削弱切向流，以增強軸向流與徑向流。

在無擋板的攪拌容器中，攪拌器偏心安裝可以獲得較好的攪拌效果。而在大型油釜中，若采用攪拌器側面插入安裝方式，通?？色@得較好的釜內整體循環(huán)。該場合若采用側面射流混合方式，也可得到相似的混合效果。

攪拌器內進行的是三維流動，且流動具有隨機性，因而其流動狀況非常復雜：對這種流動的研究方法有兩種，即試驗測量方法與數(shù)值模擬法。

流場的測量通常采用畢托管法、熱線流速計法、照相法、激光多普測速儀法和圖像分析法等測速技術，可測出攪拌器內任意點的時均速度與脈動速度。然后以描述湍 流的雷諾方程為基礎，加上不同的方程封閉假定與過程的簡化假定，求解雷諾方程。可從理論上計算攪拌釜內各點的速度：對釜內各點的時均速度與脈動速度數(shù)據(jù)加以處理，可獲得攪拌釜內的流型、速度分布、剪切速率分布、能耗速率分布等重要的流體力學特征量：

流場數(shù)值模擬測量攪拌器內的流場的試驗裝置一般都很昂貴，且流場的測量是相當費時的，故對于攪拌器往往只能實驗地獲得局部流場信息。近年來，隨著計算機技術 的進步，用計算流體力學的方法對攪拌器內流場進行數(shù)值模擬的研究越來越多，從高黏層藏到低黏湍流，從兩維流場到三維流場都開展了大量研究計算。目前，已能對簡單的攪拌器和流變行為簡單的液體所形成的流動場，用計算機進行模擬。