攪(jiao)拌器附件——導流筒

導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)是(shi)種非常重要的(de)(de)攪拌器(qi)附件，導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)主要用(yong)(yong)于推進式(shi)、螺桿式(shi)攪拌器(qi)的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)，渦輪式(shi)攪拌器(qi)有(you)時也(ye)用(yong)(yong)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)。導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)是(shi)一個圓筒(tong)(tong)形(xing)，緊包圍著葉(xie)(xie)輪。可(ke)(ke)以(yi)便葉(xie)(xie)輪排出(chu)的(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)在(zai)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)內(nei)部(bu)與(yu)外部(bu)（導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)與(yu)罐(guan)的(de)(de)環(huan)隙(xi)內(nei)）形(xing)成(cheng)上下(xia)的(de)(de)循(xun)環(huan)流(liu)(liu)動(dong)。應用(yong)(yong)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)可(ke)(ke)使流(liu)(liu)型得以(yi)嚴格控(kong)制，還可(ke)(ke)得到(dao)(dao)高(gao)(gao)速(su)渦流(liu)(liu)和高(gao)(gao)倍循(xun)環(huan)。導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)可(ke)(ke)以(yi)為(wei)液(ye)(ye)體(ti)限定(ding)一個流(liu)(liu)動(dong)路線，防止短路；也(ye)可(ke)(ke)迫使流(liu)(liu)體(ti)高(gao)(gao)速(su)流(liu)(liu)過加熱面(mian)，利于傳(chuan)熱。對于混(hun)合和分散過程，導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)也(ye)都能起到(dao)(dao)強化作(zuo)用(yong)(yong)。根據推進式(shi)、螺桿式(shi)攪拌器(qi)的(de)(de)旋向(xiang)和轉向(xiang)，可(ke)(ke)使液(ye)(ye)體(ti)有(you)不同(tong)的(de)(de)循(xun)環(huan)方向(xiang)。較多的(de)(de)流(liu)(liu)向(xiang)是(shi)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)內(nei)液(ye)(ye)體(ti)向(xiang)下(xia)，外面(mian)環(huan)隙(xi)內(nei)液(ye)(ye)體(ti)向(xiang)上。在(zai)渦輪式(shi)攪拌器(qi)所(suo)用(yong)(yong)的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)內(nei)側，設有(you)與(yu)槳葉(xie)(xie)同(tong)等數目(mu)或更多的(de)(de)折葉(xie)(xie)片，折葉(xie)(xie)角度(du)隨操作(zuo)目(mu)的(de)(de)而異(yi)，例如(ru)氣(qi)-液(ye)(ye)相操作(zuo)中，折葉(xie)(xie)使氣(qi)-液(ye)(ye)相在(zai)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)內(nei)向(xiang)下(xia)流(liu)(liu)動(dong)；在(zai)固(gu)-液(ye)(ye)相操作(zuo)中，折葉(xie)(xie)使固(gu)-液(ye)(ye)相在(zai)導(dao)(dao)(dao)(dao)流(liu)(liu)筒(tong)(tong)內(nei)向(xiang)動(dong)。

黏彈(dan)性流(liu)體對攪拌器的影響

黏(nian)(nian)彈(dan)(dan)性流(liu)(liu)(liu)體行為(wei)可以對攪拌器的(de)(de)混合作用產生巨大的(de)(de)負效應(ying)。黏(nian)(nian)彈(dan)(dan)性流(liu)(liu)(liu)體的(de)(de)典型特(te)征(zheng)是(shi)具有法向應(ying)力差、彈(dan)(dan)性回(hui)縮、應(ying)力突增(Overshoot)現象。這些特(te)征(zheng)可以顯(xian)(xian)著(zhu)地影響(xiang)混合行為(wei)。黏(nian)(nian)彈(dan)(dan)性流(liu)(liu)(liu)體流(liu)(liu)(liu)場中力學特(te)征(zheng)明顯(xian)(xian)地不同于其他流(liu)(liu)(liu)體。

對(dui)于(yu)牛(niu)頓(dun)流體，由(you)于(yu)攪(jiao)拌的(de)離心作用，流體在攪(jiao)拌器(qi)(qi)內呈漩渦(wo)狀(zhuang)；與(yu)此相反，安慶攪(jiao)拌器(qi)(qi)，黏彈性(xing)(xing)流體在攪(jiao)拌過(guo)程中明顯的(de)特性(xing)(xing)是具有彈性(xing)(xing)。

彈性是(shi)材(cai)料(liao)在(zai)受力(li)形(xing)(xing)變(bian)時試圖(tu)維持原(yuan)來的(de)形(xing)(xing)狀或形(xing)(xing)變(bian)試圖(tu)恢(hui)復原(yuan)來的(de)形(xing)(xing)狀的(de)一(yi)個(ge)特性。因此在(zai)攪拌(ban)操作中，彈性使(shi)材(cai)料(liao)試圖(tu)維持原(yuan)來的(de)形(xing)(xing)狀而不產生混合。黏彈性流(liu)體在(zai)運動時，總是(shi)產生垂直于剪切(qie)面(mian)的(de)法向應力(li)差，該(gai)法向應力(li)差會(hui)引發二(er)次流(liu)，促使(shi)攪拌(ban)器中的(de)流(liu)體產生爬桿(gan)現象——Weissenberg效應，即由攪拌(ban)器葉片端部(bu)吸(xi)入流(liu)體，沿攪拌(ban)軸(zhou)方向排出。

1974年，Ulblecht曾(ceng)對有關(guan)圓球、圓盤(pan)和攪(jiao)(jiao)拌器(qi)在黏彈(dan)(dan)性(xing)(xing)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)中(zhong)旋轉時產生的(de)二次流(liu)(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)(liu)型進(jin)行了實驗(yan)研究(jiu)，不(bu)銹鋼攪(jiao)(jiao)拌器(qi)，實驗(yan)表明：球在無彈(dan)(dan)性(xing)(xing)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)中(zhong)旋轉時，由于慣性(xing)(xing)力(li)(li)使流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)沿攪(jiao)(jiao)拌軸吸入，再在球表面(mian)由慣性(xing)(xing)拋(pao)出，形成軸向(xiang)循環，然而(er)在彈(dan)(dan)性(xing)(xing)強(qiang)的(de)黏彈(dan)(dan)性(xing)(xing)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)中(zhong)，由于法(fa)向(xiang)應力(li)(li)的(de)存在會(hui)產生相反方向(xiang)的(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)動，當(dang)兩種(zhong)力(li)(li)剛好(hao)平衡時，搪瓷攪(jiao)(jiao)拌器(qi)，會(hui)在球表面(mian)形成一個孤立的(de)漩(xuan)渦，在此漩(xuan)渦內的(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)與(yu)釜內其余流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)不(bu)混合(he)。 在黏彈(dan)(dan)性(xing)(xing)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)的(de)攪(jiao)(jiao)拌中(zhong)，使用(yong)螺桿-導(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)筒、錨(mao)式、框式攪(jiao)(jiao)拌器(qi)，是(shi)比較合(he)適的(de)。

化工攪(jiao)拌器中低粘度互溶液體攪(jiao)拌

黏(nian)(nian)(nian)度(du)(du)(du)是(shi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)的一種屬性(xing)。流(liu)(liu)(liu)體(ti)在管路中(zhong)流(liu)(liu)(liu)動(dong)(dong)時，有(you)層流(liu)(liu)(liu)、過渡流(liu)(liu)(liu)、湍流(liu)(liu)(liu)三(san)種狀態，搪玻璃(li)攪(jiao)(jiao)拌器，化(hua)工攪(jiao)(jiao)拌器中(zhong)同樣也存在這三(san)種流(liu)(liu)(liu)動(dong)(dong)狀態，而決定這些狀態的主要參數(shu)之一就是(shi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)的黏(nian)(nian)(nian)度(du)(du)(du)。在攪(jiao)(jiao)拌過程(cheng)中(zhong)，一般(ban)認為(wei)黏(nian)(nian)(nian)度(du)(du)(du)大(da)于50Pa.s的為(wei)高黏(nian)(nian)(nian)度(du)(du)(du)流(liu)(liu)(liu)體(ti)，在此以下(xia)則統稱(cheng)為(wei)低黏(nian)(nian)(nian)度(du)(du)(du)，有(you)時將黏(nian)(nian)(nian)度(du)(du)(du)在5～50Pa.s范圍內的液體(ti)稱(cheng)為(wei)中(zhong)黏(nian)(nian)(nian)度(du)(du)(du)流(liu)(liu)(liu)體(ti)。

低黏(nian)度互(hu)溶(rong)液(ye)體(ti)的(de)攪拌(ban)(ban)是兩種(zhong)及兩種(zhong)以上(shang)互(hu)溶(rong)液(ye)體(ti)在攪拌(ban)(ban)作(zuo)用(yong)下，任(ren)意(yi)一(yi)點(dian)的(de)濃度、密度、溫度以及其他物理狀態達到均勻(yun)的(de)過程，通(tong)常又稱為(wei)混勻(yun)過程，它是攪拌(ban)(ban)器工作(zuo)中基(ji)本(ben)的(de)一(yi)種(zhong)攪拌(ban)(ban)工況(kuang)。有(you)時為(wei)了強調(diao)其屬于均相攪拌(ban)(ban)的(de)特點(dian)，也稱其為(wei)調(diao)和或調(diao)勻(yun)。

低黏(nian)度(du)互溶液(ye)(ye)體(ti)攪拌(ban)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)主要特征(zheng)是(shi)不存在傳(chuan)遞過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)相界面。對(dui)于(yu)一個(ge)純物理混合過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，低黏(nian)度(du)互溶液(ye)(ye)體(ti)的(de)(de)混合屬于(yu)容易完(wan)成的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)。但如果混合過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)伴有(you)化學反應(ying)(ying)時(shi)(shi)，則往(wang)往(wang)會使過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)復雜化，主要表現在兩個(ge)方面：一是(shi)對(dui)混合時(shi)(shi)間有(you)比(bi)較嚴格的(de)(de)要求，以避(bi)免發生一些不希望的(de)(de)副反應(ying)(ying)；二是(shi)大(da)多有(you)反應(ying)(ying)熱的(de)(de)導(dao)出(chu)或熱量的(de)(de)導(dao)入(ru)，從而(er)增加了混合過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)控(kong)制難度(du)。

低黏度(du)(du)互溶液(ye)(ye)體的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)操作(zuo)一(yi)般都是在湍(tuan)流(liu)狀態下進(jin)行的(de)。因(yin)而這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)就具有較強(qiang)的(de)主體擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)、湍(tuan)流(liu)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)和分子擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)，在宏觀混(hun)合的(de)過(guo)程(cheng)同時(shi)伴有很(hen)強(qiang)的(de)微(wei)觀混(hun)合過(guo)程(cheng)。為達(da)到(dao)攪(jiao)拌(ban)(ban)液(ye)(ye)體的(de)混(hun)合均勻(yun)狀態，低黏度(du)(du)互溶液(ye)(ye)體的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)首先要(yao)求提供足(zu)夠的(de)循環(huan)量(liang)，避(bi)免在器(qi)內出現死區(qu)(qu)，使所(suo)有攪(jiao)拌(ban)(ban)液(ye)(ye)體都能產生快速(su)(su)對(dui)流(liu)循環(huan)運(yun)動。其次，還要(yao)求化工攪(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)造成的(de)液(ye)(ye)體湍(tuan)流(liu)強(qiang)度(du)(du)或(huo)剪(jian)切(qie)速(su)(su)度(du)(du)要(yao)大，尤其是當兩種(zhong)液(ye)(ye)體黏度(du)(du)相差比較大時(shi)，剪(jian)切(qie)的(de)存(cun)在將有利于(yu)高黏度(du)(du)液(ye)(ye)體在器(qi)中的(de)分散(san)，有利于(yu)湍(tuan)流(liu)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)的(de)強(qiang)化。此外，當需要(yao)混(hun)勻(yun)的(de)兩種(zhong)液(ye)(ye)體數量(liang)相差較大時(shi)，少(shao)量(liang)液(ye)(ye)體的(de)加料(liao)位置是很(hen)重要(yao)的(de)，理想的(de)位置是葉輪區(qu)(qu)，或(huo)是在葉輪吸入(ru)口附近，以保證(zheng)進(jin)料(liao)能很(hen)快通過(guo)葉輪，促使攪(jiao)拌(ban)(ban)液(ye)(ye)體很(hen)快達(da)到(dao)濃度(du)(du)均化。