攪拌器中的(de)流型流場(chang)介紹

攪(jiao)拌(ban)器內的流(liu)(liu)型取(qu)決于攪(jiao)拌(ban)方式(shi)，攪(jiao)拌(ban)器、釜(fu)、擋板等的幾(ji)何(he)特征，流(liu)(liu)體性(xing)質(zhi)以(yi)及轉速等因素。在一般(ban)情況下(xia)，攪(jiao)拌(ban)軸(zhou)安裝在釜(fu)中心(xin)時，攪(jiao)拌(ban)將產生(sheng)三種基本流(liu)(liu)型：1.切(qie)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)；2.軸(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)；3.徑(jing)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)。上述三種基本流(liu)(liu)型，通常可能同(tong)時存在。其(qi)中，軸(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)與徑(jing)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)對混合起主要作用，而切(qie)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)應加(jia)以(yi)抑制，可通過加(jia)入(ru)擋板削弱切(qie)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)，以(yi)增(zeng)強軸(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)與徑(jing)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)。

在無擋板的(de)攪拌(ban)容器(qi)中(zhong)，攪拌(ban)器(qi)偏心安(an)裝(zhuang)可以獲(huo)得較好(hao)的(de)攪拌(ban)效果。而在大(da)型油釜中(zhong)，若(ruo)采用攪拌(ban)器(qi)側面(mian)插入安(an)裝(zhuang)方(fang)式，通常可獲(huo)得較好(hao)的(de)釜內整體(ti)循環。該(gai)場合若(ruo)采用側面(mian)射流(liu)混合方(fang)式，也可得到相似的(de)混合效果。

攪拌器內進(jin)行的是三(san)維流動(dong)(dong)，且流動(dong)(dong)具(ju)有(you)隨機性，因而其流動(dong)(dong)狀況非(fei)常(chang)復雜：對(dui)這(zhe)種(zhong)流動(dong)(dong)的研(yan)究方法有(you)兩種(zhong)，即試驗測量方法與數值模擬法。

流(liu)場的(de)測量(liang)通常采(cai)用(yong)畢托管法、熱線(xian)流(liu)速(su)(su)計(ji)法、照(zhao)相法、激光多普測速(su)(su)儀法和(he)圖像分析法等(deng)測速(su)(su)技術，可測出攪拌(ban)器內任意點的(de)時(shi)(shi)均速(su)(su)度與脈(mo)動(dong)速(su)(su)度。然后以描(miao)述湍 流(liu)的(de)雷諾方程為基礎，加上不同的(de)方程封(feng)閉假定與過程的(de)簡化假定，求(qiu)解(jie)雷諾方程。可從理論(lun)上計(ji)算攪拌(ban)釜(fu)(fu)內各點的(de)速(su)(su)度：對釜(fu)(fu)內各點的(de)時(shi)(shi)均速(su)(su)度與脈(mo)動(dong)速(su)(su)度數據加以處理，可獲(huo)得攪拌(ban)釜(fu)(fu)內的(de)流(liu)型、速(su)(su)度分布(bu)、剪切速(su)(su)率分布(bu)、能耗(hao)速(su)(su)率分布(bu)等(deng)重要的(de)流(liu)體(ti)力(li)學特征(zheng)量(liang)：

流場(chang)(chang)(chang)數(shu)值模擬(ni)(ni)測(ce)量攪拌(ban)(ban)器(qi)內(nei)的(de)流場(chang)(chang)(chang)的(de)試驗裝置一(yi)般都很(hen)昂(ang)貴，且(qie)流場(chang)(chang)(chang)的(de)測(ce)量是相當(dang)費(fei)時的(de)，故對(dui)于(yu)攪拌(ban)(ban)器(qi)往往只能實驗地(di)獲得局部流場(chang)(chang)(chang)信息。近年來，隨著計(ji)算(suan)機(ji)技術 的(de)進步，用計(ji)算(suan)流體力學的(de)方法對(dui)攪拌(ban)(ban)器(qi)內(nei)流場(chang)(chang)(chang)進行(xing)數(shu)值模擬(ni)(ni)的(de)研究越來越多(duo)，從高黏(nian)層藏到低黏(nian)湍流，從兩維流場(chang)(chang)(chang)到三(san)維流場(chang)(chang)(chang)都開展(zhan)了大量研究計(ji)算(suan)。目前，已能對(dui)簡單(dan)的(de)攪拌(ban)(ban)器(qi)和流變行(xing)為(wei)簡單(dan)的(de)液體所形成的(de)流動(dong)場(chang)(chang)(chang)，用計(ji)算(suan)機(ji)進行(xing)模擬(ni)(ni)。

如何通(tong)過攪拌器攪拌高黏(nian)流體

工(gong)業生(sheng)產中高(gao)黏(nian)度(du)(du)流(liu)體的(de)使(shi)用日漸增多(duo)，防腐攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器，許多(duo)高(gao)分子聚(ju)合物都是高(gao)黏(nian)度(du)(du)流(liu)體，陽江攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器，它們很多(duo)又是非牛頓(dun)流(liu)體，在攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器的(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)過程中黏(nian)度(du)(du)還會(hui)發生(sheng)變(bian)化(hua)(hua)，因而對攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器的(de)要求就更高(gao)，同(tong)時，也(ye)要求攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器能夠適應黏(nian)度(du)(du)的(de)變(bian)化(hua)(hua)而完成攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)操作。

高黏(nian)(nian)流(liu)體的(de)攪拌(ban)常泛指(zhi)互(hu)溶的(de)高黏(nian)(nian)度液體間的(de)混合。但高黏(nian)(nian)流(liu)體攪拌(ban)在(zai)工業中(zhong)也有分散、固體溶解、化學(xue)反應等多種非均相操(cao)作。

攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工作時，用(yong)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)對(dui)低黏(nian)度(du)(du)互溶液(ye)造成湍流(liu)(liu)并不困難，但黏(nian)度(du)(du)達到較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)水平后，由于黏(nian)滯力的(de)(de)影響，就只能(neng)出(chu)現層流(liu)(liu)狀態(tai)。尤(you)其困難的(de)(de)是，這種(zhong)層流(liu)(liu)也只能(neng)出(chu)現在(zai)(zai)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)附近(jin)，離槳(jiang)葉稍(shao)遠些(xie)地方的(de)(de)高(gao)(gao)黏(nian)度(du)(du)液(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)仍是靜止的(de)(de)。這樣就很難造成液(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)內的(de)(de)循(xun)環(huan)流(liu)(liu)動(dong)(dong)，即在(zai)(zai)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)內會有死區存在(zai)(zai)，對(dui)混(hun)合、分散、傳熱(re)、反應等各種(zhong)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)過程十分不利。所以，高(gao)(gao)黏(nian)度(du)(du)液(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)的(de)(de)首要(yao)問題就是要(yao)解決流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)流(liu)(liu)動(dong)(dong)與循(xun)環(huan)的(de)(de)問題。在(zai)(zai)這種(zhong)情況下(xia)，不能(neng)靠增(zeng)大(da)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)轉速(su)來提高(gao)(gao)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)循(xun)環(huan)流(liu)(liu)量(liang)，因為(wei)流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)黏(nian)度(du)(du)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)時，攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)排出(chu)的(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)很少，轉速(su)過高(gao)(gao)還(huan)會在(zai)(zai)高(gao)(gao)黏(nian)度(du)(du)溶液(ye)中(zhong)形成溝流(liu)(liu)，而周圍液(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)仍為(wei)死區。較(jiao)(jiao)為(wei)有效的(de)(de)解決辦法(fa)是設法(fa)使攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)推動(dong)(dong)更大(da)范圍的(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)。因此，高(gao)(gao)黏(nian)度(du)(du)液(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)與器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)內徑(jing)(jing)(jing)之比(bi)、槳(jiang)葉的(de)(de)寬(kuan)度(du)(du)與器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)內徑(jing)(jing)(jing)之比(bi)都(dou)要(yao)求(qiu)(qiu)比(bi)較(jiao)(jiao)大(da)，有時還(huan)要(yao)求(qiu)(qiu)增(zeng)加攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)層數，立式攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，以增(zeng)大(da)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)范圍。

影響攪拌器輸入能(neng)量(liang)和流(liu)動場的主要(yao)因素

攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)其(qi)實就(jiu)是(shi)通過(guo)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)葉片的(de)(de)旋轉(zhuan)向(xiang)內容器(qi)內的(de)(de)流(liu)體輸入機械能，使流(liu)體獲得合適(shi)的(de)(de)流(liu)動(dong)(dong)場(chang)，在(zai)(zai)流(liu)動(dong)(dong)場(chang)內進(jin)行(xing)動(dong)(dong)量(liang)、熱量(liang)、質量(liang)的(de)(de)傳遞或者同(tong)時(shi)進(jin)行(xing)化學反應(ying)的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。因此，流(liu)動(dong)(dong)場(chang)和輸入能量(liang)總(zong)是(shi)設計與選(xuan)用攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)時(shi)關心的(de)(de)問題，具(ju)體表現為(wei)：不同(tong)操作(zuo)目的(de)(de)的(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)過(guo)程(cheng)(cheng)就(jiu)需要(yao)不同(tong)的(de)(de)流(liu)動(dong)(dong)場(chang)，搪瓷攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)，在(zai)(zai)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)過(guo)程(cheng)(cheng)中需要(yao)提供(gong)(gong)給流(liu)體以多大的(de)(de)能量(liang)；而各種攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)在(zai)(zai)不同(tong)的(de)(de)操作(zuo)條件下(xia)能產生什么樣的(de)(de)流(liu)動(dong)(dong)場(chang)，供(gong)(gong)給多大的(de)(de)能量(liang)等一系列(lie)問題。攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)的(de)(de)選(xuan)型和設計其(qi)實就(jiu)是(shi)針對這種需要(yao)和可能的(de)(de)匹配。

下(xia)面(mian)我(wo)們來看看影響流(liu)動場(chang)和輸入能量的主(zhu)要(yao)因(yin)素.

影響流動場和(he)輸入能量的主要因素有以下三種。

1.攪拌器的結構(gou)型式，主要與釜型、攪拌器和(he)內構(gou)件的形狀及數量(liang)等(deng)有關。其(qi)中攪拌器和(he)內構(gou)件的搭配方(fang)式產生的影(ying)響(xiang)非常大。例(li)如，對(dui)于低黏度流(liu)體，用一個八平葉槳式攪拌器進(jin)行攪拌。在相(xiang)同(tong)轉速下，有擋(dang)板時的輸入功率和(he)排(pai)量(liang)分別是無擋(dang)板時的10倍(bei)和(he)4倍(bei)。

此外，無檔板時(shi)流體的(de)流動以水平(ping)環向(xiang)(xiang)流為主，而有擋板時(shi)則以軸向(xiang)(xiang)循環流為主。

2.攪拌器的(de)轉(zhuan)速(su)攪拌器的(de)工作(zuo)原理與泵(beng)的(de)葉輪相同(tong)，所產生的(de)壓(ya)頭(tou)與轉(zhuan)速(su)N的(de)平方成正比，提高攪拌器的(de)轉(zhuan)速(su)．即可提供較大的(de)壓(ya)頭(tou)。

3.被攪(jiao)物(wu)料(liao)的(de)特性(xing)(xing)(xing)，主(zhu)要(yao)包括(kuo)密度(du)、流(liu)變(bian)行(xing)為、表面(mian)張力、相分(fen)率以及分(fen)散相尺(chi)寸等。攪(jiao)拌過程的(de)特性(xing)(xing)(xing)特別強烈地取決(jue)于物(wu)料(liao)的(de)流(liu)變(bian)特性(xing)(xing)(xing)，如(ru)黏度(du)等。