搅拌器的原理和类型

搅拌器是搅拌罐的核心组成部分,搅拌罐能够对物料实现乳化、剪切、混合、分散、反应、制备、调合、过滤等工艺过程,涵盖了石油化工、精细化工、生产冶金、日用化工、食品、医药、农药、化肥、建材、油墨、染料等化工行业,用途非常广泛。本文主要介绍搅拌器的原理和类型。

一、搅拌原理

搅拌器是使液体、气体介质强迫对流并均匀混合的器件。搅拌器的类型、尺寸及转速,对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响。一般说来,涡轮式搅拌器的功率分配对湍流脉动有利,而旋桨式搅拌器对总体流动有利。对于同一类型的搅拌器来说,在功率消耗相同的条件下,大直径、低转速的搅拌器,功率主要消耗于总体流动,有利于宏观混合。小直径、高转速的搅拌器,功率主要消耗于湍流脉动,有利于微观混合。

不同介质黏度的搅拌粘度系指流体对流动的阻抗能力,其定义为:液体以1cm/s的速度流动时,在每1cm2平面上所需剪应力的大小,称为动力粘度,以Pa·s为单位。粘度是流体的一种属性。流体在管路中流动时,有层流、过渡流、湍流三种状态,搅拌设备中同样也存在这三种流动状态,而决定这些状态的主要参数之一就是流体的粘度。在搅拌过程中,对于低粘度介质,用小直径的高转速的搅拌器就能带动周围的流体循环,并至远处。而高粘度介质的流体则不然,需直接用搅拌器来推动。适用于低粘和中粘流体的叶轮有桨式、开启涡轮式、推进式、长薄叶螺旋桨式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG式等。适用于高粘和特高粘流体的叶轮有螺带式叶轮、螺杆式、锚式、框式、螺旋桨式等。有的流体粘度随反应进行而变化,就需要用能适合宽粘度领域的叶轮,如泛能式叶轮等。

二、搅拌器类型

搅拌器

搅拌器的类型主要有下列几种:

1旋桨式搅拌器

由2~3片推进式螺旋桨叶构成,工作转速较高,叶片外缘的圆周速度一般为5~15m/s。旋桨式搅拌器主要造成轴向液流,产生较大的循环量,适用于搅拌低粘度(<2Pa·s)液体、乳浊液及固体微粒含量低于10%的悬浮液。搅拌器的转轴也可水平或斜向插入槽内,此时液流的循环回路不对称,可增加湍动,防止液面凹陷。

2涡轮式搅拌器

由在水平圆盘上安装2~4片平直的或弯曲的叶片所构成。桨叶的外径、宽度与高度的比例,一般为20:5:4,圆周速度一般为3~8m/s。涡轮在旋转时造成高度湍动的径向流动,适用于气体及不互溶液体的分散和液液相反应过程。被搅拌液体的粘度一般不超过25Pa·s。

3桨式搅拌器

有平桨式和斜桨式两种。平桨式搅拌器由两片平直桨叶构成。桨叶直径与高度之比为4~10,圆周速度为1.5~3m/s,所产生的径向液流速度较小。斜桨式搅拌器的两叶相反折转45°或60°,因而产生轴向液流。桨式搅拌器结构简单,常用于低粘度液体的混合以及固体微粒的溶解和悬浮。

4锚式搅拌器

桨叶外缘形状与搅拌槽内壁要一致,其间仅有很小间隙,可清除附在槽壁上的粘性反应产物或堆积于槽底的固体物,保持较好的传热效果。桨叶外缘的圆周速度为0.5~1.5m/s,可用于搅拌粘度高达200Pa·s的牛顿型流体和拟塑性流体(见粘性流体流动)。唯搅拌高粘度液体时,液层中有较大的停滞区。

5螺带式搅拌器

螺带的外径与螺距相等,专门用于搅拌高粘度液体(200~500Pa·s)及拟塑性流体,通常在层流状态下操作。

6磁力搅拌器

数字式加热器带有一个闭路旋钮来监控与调节搅拌速度。微处理器自动调节马达动力去适应水质、粘性溶液与半固体溶液。

7磁力加热搅拌器

数字式加热搅拌器带有可选的外部温度控制器,可以监控与控制容器中的温度。

8折叶式搅拌器

根据不同介质的物理学性质、容量、搅拌目的选择相应的搅拌器,对促进化学反应速度、提高生产效率能起到很大的作用。折叶涡轮搅拌器一般适应于气、液相混合的反应,搅拌器转数一般应选择300r/min以上。

9变频双层搅拌器

变频搅拌器的底座、支杆、电动机使用专利技术固定为一体。专利夹头,无松动、无摇摆、不会脱落,安全可靠。镀铬支杆,下粗上细,钢性强、结构合理。具有移动方便,重量轻等优点,适合各类小型容器。

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2月 23rd, 2017|