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不锈钢反应釜搅拌的混合机理和液体流动特性



不锈钢反应釜搅拌的混合机理和液体流动特性

A.不锈钢反应釜搅拌液体的流动特性

1)搅拌液体的流型

液体在设备范围内作循环流动的途径称作液体的“流动模型”,简称“流型”。在搅拌设备中起主要作用的是循环流和涡流,不同的搅拌器所产生的循环流的方向和涡流的程度不同,因此搅拌设备内流体的流型可以归纳成三种。

(1)轴向流。物料沿搅拌轴的方向循环流动。凡是叶轮与旋转平面的夹角小于90“的搅拌器转速较快时所产生的流型主要是轴向流。轴向流的循环速度大,有利于宏观混合,适合于均相液体的混合、沉降速度低的固体悬浮。

(2)径向流。物料沿着反应釜的半径方向在搅拌器和釜内壁之间的流动,径向流的液体剪切作用大,造成的局部涡流运动剧烈。因此,它特别适合需要高剪切作用的搅拌过程,如气液分散、液液分散和固体溶解。

(3)切线流。物料围绕搅拌轴作圆周运动,平桨式搅拌器在转速不大且没有挡板时所产生的主要是切线流。切线流的存在除了可以提高釜内壁的对流给热系数外,对其他的搅拌过程是不利的。切线流严重时,液体在离心力的作用下涌向器壁,使器壁周围的液面上升,而中心部分液面下降,形成一个大漩涡,这种现象称为“打漩”浓体打漩时几乎不产生轴向混合作用,所以一般情况下,应防止打漩。这三种流型不是孤立的,常常同时存在两种或三种流型。

B.不锈钢反应釜内液体的循环流量和压头.

由于不锈钢反应釜搅拌器的作用,搅拌釜内的液体可以在整个设备范围内形成循环流动。搅拌釜内液体的循环速度取决于作循环流动的液体循环流量Q。液体循环流量Q是宏观混合的表征,Q越大,宏观混合效果越好,所需的混合时间就越短。

液体循环流量是叶轮的排液量(从叶轮直接排出的液体体积流量)和由它所夹带的液体量之和。由于叶轮的作用和离心泵的叶轮相似,根据离心泵原理,叶轮的排液量与叶轮转速的一次方及叶轮直径的三次方成正比。 从以上可以看出叶轮操作的基本原则,即在消耗同等功率的条件下,如果采用低转速、大直径的叶轮,可以增大液体循环流量,同时减少液体受到的剪切作用,有利于宏观混合;反之,如果采用高转速、小直径的叶轮,结果与此恰恰相反。

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