(7)--第三章化工原理化工原理.ppt

《(7)--第三章化工原理化工原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(7)--第三章化工原理化工原理.ppt（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、3 液体搅拌3.1概述搅拌的目的：1.互溶液体的均匀混合2.多相物系的分散和接触 气泡分散于液体中 液滴分散于不互溶液体中 固体颗粒悬浮于液体中3.强化传热3.1概述 Vh302 DH301典型的机械搅拌装置的结构3.1.1搅拌器的类型搅拌装置的核心部件搅拌器按工作原理可分两大类：1.旋桨式：流量大，压头低。流体作轴向和切向运动旋桨、螺带式、锚式、框式2.涡轮式：流量小，压头高。流体作径向和切向运动 涡轮、平直叶3.1.2混合效果的度量1.调匀度 I (A组分的平均浓度)当CACA0 调匀度I 13.1.2混合效果的度量 m个样品的平均调匀度：混合均匀时：调匀度用于描述均相物系的混合效果是有效

2、的，但对于多相分散物系，还需结合分割尺度来描述。3.1.2混合效果的度量2.分隔分隔尺度尺度 调匀度与取样尺寸有关！对多相分散物系，分隔尺度(如气泡、液滴和固体颗粒的大小和直径分布)是搅拌操作的重要指标 (I)(II)3.2 混合机理3.2.1 搅拌器的两个功能1总体流动将流体输送到搅拌釜内各处 大尺度宏观混合旋桨式搅拌器 涡轮式搅拌器 2强剪切或高度湍动产生剪切力场或旋涡 小尺度宏观混合，促进微观混合注意：流体不是靠桨叶直接打碎的，而是靠高剪切力场撕碎的。旋桨式搅拌器旋桨式搅拌器 涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 3.2.2均相液体的混合机理1.宏观混合与微观混合的概念设备尺度混合总体流动 宏观混合

3、旋涡尺度混合剪切力场分子尺度混合分子扩散 微观混合分子尺度混合只适用于均相流体2.低粘度流体的混合 混合机理依赖总体流动和高度湍动 最小液团尺寸为10m量级3.高粘度及非牛顿流体的混合 多处于层流状态，混合机理主要依赖于充分的总体流动。可采用框式、锚式和螺带式等搅拌器。3.2.3非均相物系的混合机理1.液滴液滴或气泡的或气泡的分散分散界面张力界面张力是是抗力，抗力，大不易分散大不易分散稳定时，液滴破碎与合并达动态平衡稳定时，液滴破碎与合并达动态平衡3.2.3非均相物系的混合机理1.液滴液滴或气泡的或气泡的分散分散 液滴液滴大小分布不均的原因大小分布不均的原因：釜内各处的湍动程度不均：釜内各处的

4、湍动程度不均 叶片附近叶片附近剪切强度大、液滴小剪切强度大、液滴小 边角处边角处剪切强度小、液滴大剪切强度小、液滴大改进分布不均的措施改进分布不均的措施：尽量使釜内湍动程度均匀尽量使釜内湍动程度均匀加少量保护胶或表面活性剂，使液滴难以合并加少量保护胶或表面活性剂，使液滴难以合并3.2.3非均相物系的混合机理2.固体颗粒的分散细颗粒（1mm）全部颗粒离底悬浮 操作转速应大于悬浮临界转速非均相物系只能实现小尺度的宏观混合3.3搅拌器的性能1.旋旋桨式搅拌器桨式搅拌器uqV大，大，H小，轴向流出小，轴向流出u叶片端速度叶片端速度515m/su适于低粘度适于低粘度液体液体10Pasvh304vh304

5、2.涡轮式搅拌器uqV小，H大，径向流出u叶片端速度38m/su适于中等粘度液体50Pasvh305vh3053.大叶片低转速搅拌器 u锚式、框式、螺带式u端部速度0.51.5m/su适于高粘度液体、颗粒悬浮液，能防止器壁沉积现象vh306vh3064.性能综述vh307vh3073.2.2 改善搅拌效果的措施：1.提高转速提高流量qV、压头H2.阻止容器内液体的圆周运动 安装挡板 消除打旋，增加阻力 偏心安装 破坏循环回路的对称性(录像)3.安装导流筒 避免短路及死区 导流筒的安装形式 旋桨式搅拌器 涡轮式搅拌器 DH309DH309DH310DH3103.4 搅拌功率3.4.1 搅拌器的混

6、合效果与功率消耗 功率消耗 P=gHqV 改善混合效果增加功率 能量合理有效利用应选择合适的搅拌器3.4.2 功率曲线1影响因素P=f(d,n,h,D)无量纲化：（a）（b）几何相似条件下，对应边成同一比例，都相同此时，（c）2功率曲线 功率准数K与搅拌雷诺数ReM的关系实验结果为：层流时应用条件：几何相似层流区（d）2功率曲线 功率准数K与搅拌雷诺数ReM的关系实验结果为：充分湍流时 P=Kn3d5应用条件：几何相似充分湍流区（e）3.4.3 搅拌功率的分配小直径，高转速强剪切力场大直径，低转速大流量转速与直径可根据工艺需要调整3.5 搅拌器的放大3.5.1 放大过程（设计）小试中试工业设计，逐级放大设计中要解决：1.搅拌器的类型、搅拌釜的形状 看工艺过程特点2.几何尺寸、转速n、功率P 看放大准则几何相似放大便于用同一根功率曲线3.5.2 放大准则1 不变，（a）2.单位体积能耗 不变，（b）3.叶片端部切向速度nd不变，（c）4.经验式 （d）b=0.672 实验确定合适的放大准则，并外推确定大型搅拌器的尺寸和转速可能这四个准则都不适用，须找新的放大规律。