顶置式搅拌器如何选择搅拌桨

发表时间:2022-08-03  |  点击次数:283
  选择搅拌器时首先要明确一个概念,粘度。粘度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1平方厘米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。
  在搅拌过程中,一般认为粘度小于5Pa·s的为低粘度流体,例如:水、蓖麻油、饴糖、果酱、蜂蜜、润滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa·s的为中粘度流体,例如:油墨、牙膏等;50-500Pa·s的为高粘度流体,例如口香糖、增塑溶胶、固体燃料等;大于500Pa·s的为特高粘流体例如:橡胶混合物、塑料熔体、有机硅等。
  根据不同的分类方法可以将搅拌桨分为不同的类型,如根据流体的流动形态分,可以将搅拌桨分为径向流搅拌桨、轴向流搅拌桨和混合搅拌桨。如根据搅拌桨的结构可分为折叶、螺旋面叶和平叶。锚式、框式、涡轮式和桨式的桨叶都有折叶和平叶两种结构;螺杆式、推进式和螺带式的桨叶为螺旋面叶。如根据搅拌的用途可分为高粘流体用搅拌桨和低粘流体用搅拌桨。可用于高粘流体的搅拌桨包括,螺旋-螺带式、螺带式(双螺带式、单螺带式)、螺旋桨式、锯齿圆盘式、框式和锚式等。可用于低粘流体搅拌桨有MIG和改进MIG、三叶后弯式、板框桨式、布鲁马金式、圆盘涡轮式、开启涡轮式、桨式、长薄叶螺旋桨和推进式等。
  在搅拌反应设备中应用较为广泛的搅拌桨包括桨式、推进式、涡轮式、锚式及框式,根据统计这些搅拌桨大约占搅拌桨总数的75%~80%。下面介绍几种常见的搅拌桨:
  1、桨式搅拌桨:搅拌桨中结构简单的一种搅拌桨,叶片一般用扁钢制成,用螺栓固定或者焊接在轮毂上,一般有2、3或4片叶片,通常有平直叶式和折叶式两种叶片形成。主要应用在固-液系中多用于防止固体沉降、液-液系中用于防止分离和使罐的温度均一。但对于以细微化和保持气体为目的的气-液分散的操作则不可使用。
  桨式搅拌桨较多的应用在流体的循环中,由于在相同排量下,折叶式的功耗较平叶式的少,操作费用也低,故轴流桨叶使用较多。对于高粘流体搅拌桨式搅拌器可以代替价格较高的螺带式叶轮使用,促进了流体的上下交换,获得了良好的效果。桨式搅拌桨的转速通常为20~100rpm/min,最高粘度有20Pa·s。
  2、推进式搅拌桨:推进式搅拌桨较多的应用于低粘度流体中,标准的推进式搅拌桨共有三瓣叶片,其桨直径d和螺距相等。在搅拌的过程中,流体经由桨叶的上方吸入,在以圆筒状螺旋形经下方流出,当流体到达容器底部时会沿着壁面返回到桨叶的上方,从而形成了轴向流动。虽然推进式搅拌桨在搅拌时的湍流程度不高,但是循环量却很大。若使搅拌桨倾斜、搅拌轴偏心或者容器内装挡板,则可有效的防止旋涡的产生。推进式搅拌桨的直径不大,d/D=1/4~1/3,叶端的速度一般是7~8m/s,最高可以达到15m/s。
  推进式搅拌桨的结构简单,制造简单方便,适宜用在流量大、粘度低的场合,可以在较小的搅拌功率下,利用高速旋转的桨叶获得比较好的搅拌效果。主要用在低浓度的固-液系中放置固体沉降、液-液系的混合和使温度均匀等场合中,属于循环型搅拌桨,具有较好的循环性能,剪切作用小。
  3、涡轮式搅拌桨:涡轮式搅拌桨是应用广泛的一类搅拌桨,几乎能有效的完成所有的搅拌操作,并且能适用于较广粘度范围的流体。
  涡轮式搅拌桨可分为盘式和开式两种,盘式有圆盘弯叶、圆盘斜叶和圆盘平直叶等;开式有弯叶、斜叶和平直叶。盘式涡轮通常有6叶;开式涡轮的叶片数以2叶和4叶居多。有时还会把桨叶制成箭形或凹形来改善流动的状况。涡轮式搅拌器可以产生较大的剪切力,所以可将流体微团分散的很细,适用于液-固悬浮、液-液分散、低粘度到中等粘度流体之间的混合,以及促进良好的传质、传热和化学反应等过程。因平直叶剪切作用较大,属于典型的剪切型搅拌桨。当叶片朝着流动方向弯曲时就形成了弯叶,可有效降低功率的消耗,比较适用于含有易碎固体颗粒流体的搅拌中。
  4、锚式和框式搅拌桨:锚式搅拌桨结构简单,可适用于粘度在100Pa·s以下的流体中搅拌,当流体粘度在10~100Pa·s时,为了增强容器中部的混合可在锚式桨中间加一横梁这样就形成了框式搅拌器。
  由于锚式及框式的桨叶的混合效果并不理想,所以只可用于对混合要求不太严格的场合。因为锚式搅拌桨特殊的结构特点致使其在容器壁附近的流速较其他类型的搅拌桨快,所以能获得大的表面传热系数,故较多的用于结晶、传热操作。也常被用于沉降性淤浆与高浓度淤浆。当应用在搅拌浓度大于100Pa·s的流体中时,采用螺杆式或螺带式较好。
  搅拌桨的选择:搅拌操作关系到流体的传热、传质和流动,而且对搅拌效果的要求,化学和物理的过程是不同的,到现在为止,对搅拌桨的选用还是以经验性为主。搅拌桨的选型不仅要考虑搅拌效果,而且也要考虑减少动力的消耗,还必须做的经济、安全。
  搅拌器的选型一般根据三个方面来考虑,这包括物料粘度、搅拌目的和容器容积的大小。另外还要考虑操作费用、功耗,以及维护、检修和制造等因素。
  对于搅拌桨叶轮形式的选择同样也是非常重要的,对搅拌的要求不同的搅拌过程有时也是具有共性的,同时各种搅拌器间的性能也有很多共同点,这样就有可能会有好几种形式的搅拌桨同时适用于某一种搅拌操作,而且不同二代搅拌过程可以使用同一种搅拌器。严格来说没有绝对的好与坏,各有利弊,例如转速范围、容积大小、粘度的高低等都会对搅拌器的搅拌效果产生影响。
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