葫蘆島混料罐攪拌器創(chuàng)新務(wù)實(shí)-中拓鼎承

攪拌器混合速率和混合效率

在攪拌器的攪拌過(guò)程中，我們常用均一化時(shí)間θm來(lái)定量地表示混合速率。均一化時(shí)間θm的定義是：將兩種完全互溶，但其物理或化學(xué)性質(zhì)（如電導(dǎo)率、顏色、溫度、折光率等）有差異的流體通過(guò)攪拌使之達(dá)到規(guī)定混合程度所需的時(shí)間。由于測(cè)量混合時(shí)間的種種條件以及所要求達(dá)到的終均勻程度是人為確定的，故θm的數(shù)值僅在相同的測(cè)試條件下有相互比較的價(jià)值。

在對(duì)比不同攪拌葉輪的混合速率時(shí)常用無(wú)量綱混合時(shí)間，即混合時(shí)間數(shù)Tm：

Tm=θmN

Tm的物理意義為：達(dá)到規(guī)定混合，攪拌器葉輪所需的轉(zhuǎn)數(shù)。Tm值越低，則表明該葉輪的混合速率越高。

在湍流混合時(shí)，各種葉輪的Tm為一常數(shù)；而在高黏度液體的層流攪拌時(shí)，對(duì)于那些適合于高黏度液體混合的葉輪，如螺帶式或螺桿式葉輪等則Tm亦為一常數(shù)；然而對(duì)于一些不適合高黏度液體混合的葉輪來(lái)說(shuō)，例如用d/D=0.5左右的盤(pán)式渦輪在層流下混合高黏度液體時(shí)，由于罐內(nèi)有混合死角，不能求得確切的均一化時(shí)間θm，故也不能算得Tm值。

有人研究了Tm和Np、Nqd等的關(guān)系，對(duì)于用平葉渦輪式、平葉槳式．彎曲葉槳式、布魯馬金式和推進(jìn)式等葉輪攪拌低黏度液體的場(chǎng)合得到如下的關(guān)系式：

常用單位體積混合能Wv來(lái)表示混合效率。Wv是單位體積攪拌功率和均一化時(shí)間θm的乘積。Wv=pvθm。

需指出的是θm。不是一個(gè)嚴(yán)密定義的量，如前所述，它隨測(cè)量者的實(shí)驗(yàn)條件而變。故用Wv來(lái)比較不同葉輪的混合效率時(shí)，往往用一個(gè)基準(zhǔn)的葉輪的Wv值作為參比值。

與牛頓流體不同，黏彈性流體在描述剪切流動(dòng)行為時(shí)，需要三個(gè)物質(zhì)函數(shù)才能描述，即黏度物質(zhì)函數(shù)、法向應(yīng)力系數(shù)、第二法向應(yīng)力系數(shù)。

目前描述黏彈性流變行為的力學(xué)模型主要有三種：經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、線性黏彈性模型和分子模型。

(1)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，主要?lái)自對(duì)流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直接關(guān)聯(lián)。常用的方法是通過(guò)攪拌器運(yùn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到：1.切應(yīng)力和切應(yīng)變速率的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，2.法向應(yīng)力差和切應(yīng)變速率的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)確定物質(zhì)函數(shù)。剪切黏度模型仍然可以出現(xiàn)純黏性流體模型中述及的各種形式；法向應(yīng)力系數(shù)則通常表示成各種形式的y2函數(shù)或與Weissenberg數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

(2)線性黏彈性模型，假設(shè)流體的黏彈性可以通過(guò)理想的黏性和彈性“元件”各種線性疊加進(jìn)行描述。

(3)分子模型，這種方法主要出現(xiàn)在對(duì)聚合物溶液體系流變行為的描述，如珠簧鏈模型和啞鈴模型。

攪拌器中的三種基本流型

攪拌器的流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切，攪拌器的改進(jìn)和新型攪拌器的開(kāi)發(fā)往往從流型著手。釜內(nèi)的流型主要取決于攪拌方式、攪拌器、容器形狀、擋板等幾何特征，以及流體性質(zhì)、轉(zhuǎn)速等因素。對(duì)于工業(yè)上應(yīng)用多的立式圓筒攪拌器頂插式中心安裝，攪拌將產(chǎn)生三種基本流型。

(1)徑向流流體的流動(dòng)方向垂直于主軸沿徑向流動(dòng)，碰到容器壁面分成兩股流體分別向上、向下流動(dòng)，再回到葉端，不穿過(guò)葉片形成上、下兩個(gè)循環(huán)流動(dòng)，見(jiàn)圖5-2 (a)。攪拌器的圓盤(pán)是產(chǎn)生徑向流的主要原因。

(2)軸向流流體的流動(dòng)方向平行于主軸，流體由槳葉推動(dòng)，使流體向下流動(dòng)，碰到器底再翻上，形成上下循環(huán)流，見(jiàn)圖5-2(b)。軸向流的產(chǎn)生是由于流體對(duì)旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的升力的反作用力引起的。

(3)切向流無(wú)擋板的容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，供漿罐攪拌器創(chuàng)新務(wù)實(shí)，流速高時(shí)。液體表面會(huì)形成漩渦，如圖5—2(c)所示。此時(shí)流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。

上述三種流型通?？赡茉跀嚢杵髦型瑫r(shí)存在，其中軸向流與徑向流對(duì)混合起主要作用，而切向流應(yīng)如以抑制。采用擋板可削弱切向流，增強(qiáng)軸向流和徑向流作用。