流體在管路中流動時,有層流、過渡流、湍流三種狀態,攪拌設備中同樣也存在這三種流動狀態,而決定這些狀態的主要參數之一就是流體的粘度(是指流體對流動的阻抗能力。)
因此,在攪拌設備中我們會用到攪拌器。
一、原理及流型
原理:攪拌器旋轉時把機械能傳遞給流體,在攪拌器附近形成高湍動的充分混合區,并產生一股高速射流推動液體在攪拌容器內循環流動。
流型:流型與攪拌效果、攪拌功率的關系十分密切。攪拌器的改進和新型攪拌器的開發往往從流型著手。
攪拌機頂插式中心安裝立式圓筒的三種基本流型:徑向流、軸向流和切向流。
二、攪拌器的分類
1、旋槳式攪拌器
旋槳式攪拌器是一種應用廣泛的軸流型高性能攪拌器,其排出性能,剪切力低。低速時呈對流循環狀態,高速時呈湍流狀態,較大的葉片傾角和葉片扭曲度能使攪拌器在過渡流甚至湍流時也能達到較高的流動場,其排液能力比傳統的推進式攪拌器提高30%。適用于低粘度的混合、溶解、固體懸浮、傳熱、反應傳質、萃取、結晶操作。
2、渦輪式攪拌器
渦輪式攪拌器 (又稱透平式葉輪),是應用較廣的一種攪拌器,能有效地完成幾乎所有的攪拌操作,并能處理粘度范圍很廣的流體。由在水平圓盤上安裝2~4片平直的或彎曲的葉片所構成。
渦輪攪拌器速度較大,300~600r/min。渦輪攪拌器的主要優點是當能量消耗不大時,攪拌效率較高,攪拌產生很強的徑向流。有較大的剪切力,可使流體微團分散的很細,適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液-液分散、液-固懸浮,以及促進良好的傳熱、傳質和化學反應。
3、槳式攪拌器
槳式攪拌器結構最簡單,葉片用扁鋼制成,焊接或用螺栓固定在輪轂上,葉片數是2、3或4片,葉片形式可分為平直葉和折葉氏兩種,即根據葉片的形狀特點不同 可分為平槳式攪拌器和斜槳式攪拌器。平槳式攪拌器產生的是徑向力,斜槳式攪拌器產生的是軸向力,槳式攪拌器適用于低黏度的液體,懸浮液及溶解液攪拌。
應用:
①、液—液系中用于防止分離、使罐的溫度均一,固—液系中多用于防止固體沉降。
②、主要用于流體的循環,由于在同樣排量下,折葉式比平直葉式的功耗少,操作費用低,故軸流槳葉使用較多。
③、也用于高粘流體攪拌,促進流體的上下交換,代替價格高的螺帶式葉輪,能獲得良好的效果。
4、錨式攪拌器
錨式攪拌器結構簡單,適用于粘度在100Pa·s以下的流體攪拌,當流體粘度在10~100Pa·s時,可在錨式槳中間加一橫槳葉,即為框式攪拌器,以增加容器中的混合。
特殊框錨式攪拌器:
此類攪拌器為慢速型攪拌器,常用于中高粘度液體混合、傳熱反應等過程。
① 錨框式(MKS)低速旋轉時沿壁面能得到大的剪切力,可防止沉降及壁面附著,底部形狀貼合橢圓形罐與中間的底軸承。
② 錨帶式(MDS)是螺帶和框式的組合,結合了螺帶式和框式攪拌器的作用。
③ 方框式(FKS)、方柵式(FSS),形狀簡單制作容易,效能同框式,中等粘度的混合、溶解更適合些。
④ 板框式(BKS)是一粘度范圍應用很寬的高效混合葉輪,葉輪結構簡單,葉輪在攪拌罐的縱剖面上的投影面積占罐的縱剖面面積比例很大。具有很高的混合效率,并有較大的剪切力,適用于固液懸浮、液液分散、以及使氣體從液體表面吸入的氣液傳質和傳熱操作。
5、螺帶式攪拌器
螺帶式攪拌器的葉片為螺帶狀,螺帶的數量為兩到三根,被安裝在攪拌器中央的螺桿上,螺帶式攪拌器的螺距決定了螺帶的外徑。螺帶式攪拌器通常是在層流狀態下操作,適用于黏度高的液體和擬塑性的流體混合。
6、變頻雙層攪拌器
變頻雙層攪拌器變頻攪拌器的底座、支桿、電動機使用專利技術固定為一體。專利夾頭,無松動、無搖擺、不會脫落,安全可靠。鍍鉻支桿,下粗上細,鋼性強、結構合理。具有移動方便,重量輕等優點.適合各類小型容器。
7、側入式攪拌機是將攪拌裝置安裝在設備筒體的側壁上,攪拌機上的攪拌器通常采用軸流型,以推進式攪拌器為多,在消耗同等功率情況下,能得到最高的攪拌效果,功率消耗僅為頂攪拌的1/3~2/3,成本僅為頂攪拌的1/4~1/3。轉速可在200~750r/min。
廣泛用于脫硫、除硝以及各種大型貯罐或貯槽的攪拌。特別是在大型貯槽或貯罐中利用一臺或多臺側入式攪拌機一起工作,在消耗低能耗的情況下便可以得到良好的攪拌效果。
三、提高攪拌效果的措施
1、裝設擋板
裝設擋板,既能提高液體的湍流程度,又能使切向流動的變化變為軸向和徑向流動,制止打旋現象。裝設擋板后,液面下凹現象基本消失,釜內液體流動形成湍流,使攪拌效果顯著提高。
2、偏心安裝攪拌器
攪拌器的偏心或偏心且傾斜安裝,不僅可以破壞循環對路的對稱性有效抑制打旋現象,而且增加液體的湍流程度從而使攪拌效果提高。
3、設置導流筒
導流筒為一圓筒體,其作用是使槳葉排出的液體在導流筒內部和外部形成軸向循環流動。導流筒可限定釜內液體流動路線,迫使釜內液體通過導流筒內的強烈混合區,既提高了循環流量和混合效果,又有助于消除短路與流動死區。
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