搅拌桨叶的选型和设计计算Word文档格式.docx

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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

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，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CA0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CA0、CA，

若各处CA0=CA则表明搅拌均匀

若各处CA0=CA则表明搅拌尚不均匀，偏离越大，均匀程度越差。

引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I为：

（当样品中CACA0时）

或（当样品中CACA0时）

显然I≤1

若取m个样品，则该样品的平均调匀度为

当混合均匀时

2、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1。

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，桨对中安装，n。

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：

④dj=（~D居多）

dj：

L：

b=20：

5：

4

⑤适合混合中低粘度的物料，

≤5000c

u=4~8m/s

n=10~。

⑥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。

结构：

桨式搅拌器特点：

①桨叶尺寸大,dj/D=~宽度大,b：

dj=~

②转速低,u=~2m/s;

n=1~100rpm

③流型：

径向流

切向流

桨叶倾斜，可产生小范围轴向流

④适合低粘度物料μ＞5000CP

⑤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

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

①容器长径流比H/D

②搅拌容器装料量

搅拌容器装满程度用装满系数η表示

η=Vg/V

式中:

Vg实际盛装物料的容积

V容器全容积

η=~

如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态

η=~（取低值）

当物料反映平稳或粘度较大时

η=~（取高值）

③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=Vg/η代入

注:

D应圆整为标准直径

容器高度计算:

v封头部分容积

H应圆整

校核:

H/D及η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

①几乎不存在轴向混合，会出现分离现象。

②液面下凹，有效容积降低。

③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

①偏心安装　　

②倾斜安装

③侧壁安装

消除打旋最简单常用的方法是在容器内加设挡板

（4）挡板的结构与作用

结构

①消除打旋

②将切向流改变为轴向流和径向流

③增大液体的湍动程度

（5）充分挡板化

实践证明：

实现充分挡板化的条件为

式中：

Wb—挡板宽度

dj—液轮直径

nb—挡板数目

通常：

是否所有液体搅拌机无论混合物料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（μ=12000cp）流体粘度足以抑制打旋，可不加挡板

五、功率计算

1、计算方法

影响功率的因素：

N=f（n,dj,ρ,μ,g）

结构参数：

dj、D、H、Wb

运动参数：

n找出无因次数群

物性参数：

ρ、μ

用

式中：

φ—功率因素

当加设挡板时，消除打旋，Y=0,Fr=1.

∴φ=Np=kRex

对数式：

logNp=logK+XlogRe

以φ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=Kn2dj3

试验测得：

k≈1当n一定时功率与μ.dj3成正比

（2）10<

Re<

104时，（过渡流区）

（3）Re>

104时，（湍流区）曲线呈水平

无挡板,功率消耗少,易打旋,效果差

有挡板,功率消耗增加,效果好。

注：

∵为无因次数群，不针对特定尺寸

∴与曲线描述的搅拌器几何尺寸相近的均可用该曲线计算