机械搅拌器选用安装与流动状态分析
搅拌器的功能概括地说就是提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状以达到搅拌过程的目的。
搅拌器的搅拌作用由运动着的叶轮所产生,因此,防腐搅拌器,叶轮的形状、尺寸、数量以及转速就影响搅拌器的功能。同时机械搅拌器的功能还与搅拌介质的物性以及机械搅拌器的工作环境有关。搅拌介质的物性的影响已如上文所述。另外,搅拌罐的形状、尺寸、挡板的设置情况、物料在罐中的进出方式都属于工作环境的范畴,这些条件以及搅拌器在罐内的安装位置及方式都会影响搅拌器的功能。
搅拌器中搅拌器与流型介绍
准确的讲,搅拌器其实就是搅拌器中的搅拌桨叶和搅拌叶轮部分,这部分是整个搅拌器的关键部位,搅拌器通过旋转将机械动能传递给流体,而流体就根据搅拌器的旋转形式,形成不同的运动状态,不断地循环流动,这种循环流动的状态和形式就称之为流型。
流型同搅拌器中很多部件有关,比如内容器的几何特征、搅拌器、挡板等等,除了搅拌器的影响,流型还受很多因素的影响,比如:搅拌物质的物理性质,搅拌物质间的化学反应,搅拌效果的要求等,搅拌流型比较复杂,但其基本流型只有以下三种:
1.径向流型,这种流型中,流体的循环流动方向是和搅拌轴垂直的,在这种流型中,流体在径向的流动方向上,会受到内容器壁面的阻挡,从而一分为二,形成向上和向下两个循环流动方向。
2.轴向流型,在这种流型中,搅拌器中流体的循环流动方向同搅拌轴平行,流体在轴向动,遇到内容器底面阻挡,形成了上下方向的循环流动。
3.切向流型,切向流型多见于无挡板的内容器中,流体环绕搅拌轴运动,就是我们常说的漩涡,这种流型的混合效果比较差。
在正常的搅拌过程中,在三种流型往往是同时存在并相互影响的,其中对于切向流型,化工搅拌器,我们应该通过挡板加以抑制,而对轴向流型和径向流型,应该根据搅拌效果的需要予以增强。
当然,需要说明的是,以上对流型的介绍,为了方便和容易理解起见,我们只是通过搅拌器的中心安装这一个情况下进行说明的,不过一般来说不同的搅拌器其搅拌器安装方式可能有所不同,比如,偏心式、侧入式、顶部安装、斜插安装等等,那么,不同的搅拌器安装方式所产生的流型也就有着不同的差别,比起中心安装来更加的复杂,但是其流型也是由以上三种基本流型所构成的。
搅拌器悬浮临界转速的确定
所谓悬浮临界转速,是指搅拌釜内悬浮操作达到某一的悬浮状态时,搅拌器转速的小值。只有确定了搅拌器临界转速,才能计算出过程所需要的小功率。 (1)完全离底悬浮的临界转速,搅拌器的完全离底悬浮临界转速常用直接观察法和电导法测定。
直接观察法是用肉眼观察搅拌釜底颗粒运动状态,当颗粒全部处于运动时,且颗粒在釜底停留(静止)时间不超过1~2s,即认为达到了完全离底悬浮。此法用于实验室研究能够得到满意的结果。
电导法是在釜底安装多个电导元件,根据电信号的变化,确定完全离底悬浮临界转速。此法可用于不透明釜体的测量上。
在固-液悬浮操作中,对完全离底悬浮的研究较多,也发表了不少有关搅拌器临界转速的关联式。
Zwietering通过大量的研究发现,脱硫搅拌器,关联式要依据搅拌釜结构尺寸、固相浓度、液体黏度、固体颗粒粒径、固-液两相密度差等影响悬浮操作的主要因素。
(2)均匀悬浮临界转速,均匀悬浮临界转速的确定,常用的方法是通过测釜内各点的固相浓度,根据釜内固相浓度分布的均匀度来判断。
一般情况下,釜内很难达到均匀悬浮,典型的固体颗粒沿釜深浓度分布如上图所呈,在低转速下,鞍山搅拌器,浓度分布不均匀,釜上部浓度低于平均浓度,釜下部浓度高予平均浓度。随着搅拌器转速的增加,浓度分布趋于均匀。当转速增加到一定程度,浓度均匀性不再增加,沿液面深度始终存在有一定的浓度差,而且从釜中可明显地看出沿液深总有一高浓度区。
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