桨式搅拌器通常仅有二个叶片,是搅拌叶轮中简单的一种。根据叶片的垂直或倾斜安装可分成径向流型和轴向流型。桨式叶轮主要用于排出流是必要的场合,由于在同样的排量下,昌吉回族自治州搅拌器,轴向流叶轮的功耗比径向流低,故轴向流叶轮使用较多,由于结构简单,即使叶径大,价格也不高,故往往用于大叶径、低转速的场合。
桨式搅拌器叶片形状的选择
桨式搅拌器结构简单,细长的、连续的板状叶片焊、铆在轮毂上或对夹在搅拌轴上,因而价格低,大约有35%~40%的搅拌器使用这种搅拌器。通常,每个叶轮有2个叶片,安装3~4个叶片的并不多见。桨叶可垂直安装于轮毂上,即所谓的平叶桨。也可以某一角度倾斜安装于轮毂上,即所谓的折叶桨。
由桨式叶轮所形成的流动形式也有径流和轴流之分。但桨叶的主要作用是具有较强的循环功能,大都用于需要叶片以排出(循环)作用为主要目的的搅拌。在排出量相同情况下,折叶桨的操作费用与动力消耗稍优于平叶桨。实际工程中,往往采用大直径低转速叶轮,尽管剪切作用不大,桨式搅拌器,但罐内循环良好。由于可用大直径的叶轮,故也可用于介质粘度达50Pa.s的搅拌。此时,为了使罐内上、下层介质易于交换,往往采用有3~5段的多段叶轮,或在桨叶上安装横向叶片。
倾斜式搅拌常用于化工搅拌器中,为了防止涡流的产生,对简单的圆筒形或方形敞开的立式器,可将化工搅拌器用夹板或卡盘直接安装在器筒体的上缘,搅拌轴斜插入筒体内。
此种搅拌器的搅拌器小型、轻便、结构简单,操作容易,防腐搅拌器,应用范围广。一般采用的功率为1~2.2kW,使用一层或两层桨叶,转速为36~300r/min,常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及pH值的调整等。
搅拌器混合速率和混合效率
在搅拌器的搅拌过程中,我们常用均一化时间θm来定量地表示混合速率。均一化时间θm的定义是:将两种完全互溶,但其物理或化学性质(如电导率、颜色、温度、折光率等)有差异的流体通过搅拌使之达到规定混合程度所需的时间。由于测量混合时间的种种条件以及所要求达到的终均匀程度是人为确定的,故θm的数值仅在相同的测试条件下有相互比较的价值。
在对比不同搅拌叶轮的混合速率时常用无量纲混合时间,顶入式搅拌器,即混合时间数Tm:
Tm=θmN
Tm的物理意义为:达到规定混合,搅拌器叶轮所需的转数。Tm值越低,则表明该叶轮的混合速率越高。
在湍流混合时,各种叶轮的Tm为一常数;而在高黏度液体的层流搅拌时,对于那些适合于高黏度液体混合的叶轮,如螺带式或螺杆式叶轮等则Tm亦为一常数;然而对于一些不适合高黏度液体混合的叶轮来说,例如用d/D=0.5左右的盘式涡轮在层流下混合高黏度液体时,由于罐内有混合死角,不能求得确切的均一化时间θm,故也不能算得Tm值。
有人研究了Tm和Np、Nqd等的关系,对于用平叶涡轮式、平叶桨式.弯曲叶桨式、布鲁马金式和推进式等叶轮搅拌低黏度液体的场合得到如下的关系式:
常用单位体积混合能Wv来表示混合效率。Wv是单位体积搅拌功率和均一化时间θm的乘积。Wv=pvθm。
需指出的是θm。不是一个严密定义的量,如前所述,它随测量者的实验条件而变。故用Wv来比较不同叶轮的混合效率时,往往用一个基准的叶轮的Wv值作为参比值。
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