槳(jiang)式和渦輪式攪(jiao)拌(ban)器傳熱系數關(guan)聯(lian)式

早的(de)攪拌(ban)罐傳熱(re)關(guan)聯式是由(you)Chilton于1944年提出的(de)，對(dui)于使用單層平槳、并有(you)碟形(xing)封頭的(de)圓筒(tong)形(xing)攪拌(ban)罐，其(qi)被攪拌(ban)液體(ti)對(dui)罐壁和內(nei)冷盤管的(de)表面傳熱(re)系數關(guan)聯式分別如下：

以(yi)后許(xu)多(duo)研究(jiu)者(zhe)改變攪拌器的形(xing)狀和相對(dui)尺寸進行傳熱(re)研究(jiu)，提出了很(hen)多(duo)攪拌罐傳熱(re)關(guan)聯式(shi)，由于一個關(guan)聯式(shi)只對(dui)應(ying)于一個幾(ji)何構形(xing)，這些關(guan)聯式(shi)不(bu)便使用。

20世紀60年代(dai)中至(zhi)70年代(dai)初日本的水科篤郎和(he)(he)永田(tian)進治等(deng)提出了(le)包含多(duo)種(zhong)槳(jiang)型和(he)(he)多(duo)個(ge)尺寸參(can)數(shu)的統一關聯(lian)式(shi)(shi)(shi)，如永田(tian)對(dui)于槳(jiang)式(shi)(shi)(shi)和(he)(he)渦輪式(shi)(shi)(shi)兩種(zhong)葉(xie)輪，且罐內(nei)有(you)擋板而無內(nei)冷管的情況(kuang)，并Re大于100。得如下(xia)關聯(lian)式(shi)(shi)(shi)：

對于罐內無(wu)擋板(ban)而有內冷盤管(guan)的情況，則物料對罐壁(bi)的表(biao)面傳(chuan)熱系(xi)數關聯式為(wei)：

當除去內(nei)冷管時，則須將上式的系數由0.51改成(cheng)0.54。產生這6%的差別是(shi)由于內(nei)冷盤管的遮蔽效應。

永田也得出在Re>200，2上式中(zhong)包含了葉輪的多個幾何參數(shu)，如葉徑(jing)6、罐(guan)徑(jing)D、葉輪離罐(guan)底度c、葉片(pian)(pian)傾角、葉片(pian)(pian)數(shu)孔。和液高等(deng)，湛江攪拌器，大大拓寬(kuan)了公式的適用范圍。

20世(shi)紀70年代，日本的佐野雄二(er)等對(dui)(dui)于槳(jiang)式、渦輪式葉(xie)輪在湍流域的場合，進(jin)一步建立了(le)罐(guan)內液(ye)體的單(dan)位質量(liang)攪拌功率ε與液(ye)體對(dui)(dui)罐(guan)壁(bi)和內玲管壁(bi)的表(biao)面傳熱(re)系數的聯(lian)系，得到了(le)適用性廣、且形式更簡單(dan)的關聯(lian)式：

式中，為被(bei)攪液(ye)對夾套的表面傳(chuan)熱(re)系數．W/(㎡.K)；c為被(bei)攪液(ye)對內冷管壁的表面傳(chuan)熱(re)系數．W／(㎡.K)；dc為內冷管外徑．m；ε為單(dan)位質量(liang)被(bei)攪液(ye)消耗的攪拌功率，W/kg；v為被(bei)攪液(ye)運動黏度.㎡/s。

式(shi)(5- 17)計算物件時須以流體的(de)(de)本體溫(wen)(wen)度和壁溫(wen)(wen)的(de)(de)算術平均值作(zuo)定性(xing)溫(wen)(wen)度。

攪(jiao)拌(ban)器(qi)中攪(jiao)拌(ban)容器(qi)和(he)擋板的作(zuo)用非常重要(yao)，直(zhi)接影響到攪(jiao)拌(ban)效果，下面我(wo)們來看看攪(jiao)拌(ban)容器(qi)和(he)擋板的具體(ti)介(jie)紹。

攪(jiao)拌(ban)(ban)容器常被稱(cheng)(cheng)作攪(jiao)拌(ban)(ban)釜（或攪(jiao)拌(ban)(ban)槽）。當攪(jiao)拌(ban)(ban)器用作反(fan)應器時，又被稱(cheng)(cheng)為攪(jiao)拌(ban)(ban)釜式反(fan)應囂，有時簡稱(cheng)(cheng)反(fan)應釜。

釜(fu)體(ti)的結構型(xing)式通(tong)常為立式圓筒形(xing)，其高(gao)徑(jing)比(bi)值主(zhu)要依據(ju)操作(zuo)時(shi)(shi)(shi)容(rong)器裝(zhuang)(zhuang)液高(gao)徑(jing)比(bi)以(yi)(yi)及(ji)裝(zhuang)(zhuang)料系(xi)數大小而(er)定。而(er)容(rong)器裝(zhuang)(zhuang)液高(gao)徑(jing)比(bi)又視容(rong)器內物料性質(zhi)、攪拌特征和攪拌器層數而(er)異(yi)，一般取(qu)1～1.3，大時(shi)(shi)(shi)可(ke)(ke)達6。釜(fu)底(di)形(xing)狀有平底(di)、橢圓底(di)、錐(zhui)形(xing)底(di)等，有時(shi)(shi)(shi)亦可(ke)(ke)用(yong)方(fang)形(xing)釜(fu)。同時(shi)(shi)(shi)，槳式攪拌器，根據(ju)工藝的傳熱要求，釜(fu)體(ti)外可(ke)(ke)加夾套，并(bing)通(tong)以(yi)(yi)蒸汽、冷(leng)卻(que)水等載熱介質(zhi)，當傳熱面積不足時(shi)(shi)(shi)，還可(ke)(ke)在釜(fu)體(ti)內部(bu)設置盤管等。

為(wei)了消(xiao)除(chu)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)容器(qi)內液體的打旋(xuan)現象(xiang)，保證攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)的攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)效(xiao)果，使被攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)物(wu)料能(neng)夠上下軸(zhou)向流動，形成全(quan)釜的均勻混(hun)合，通常(chang)需(xu)要在(zai)(zai)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)容器(qi)內加入(ru)若干(gan)塊(kuai)擋(dang)板(ban)。擋(dang)板(ban)數(shu)一般在(zai)(zai)2到6塊(kuai)之間，頂進式攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)，視(shi)其(qi)具體情(qing)況(kuang)而(er)定。加入(ru)擋(dang)板(ban)后，攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)的攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)功(gong)(gong)耗(hao)將明顯增加，且隨著擋(dang)板(ban)數(shu)的增加而(er)增加；但在(zai)(zai)滿足全(quan)擋(dang)板(ban)條件后，再增加擋(dang)板(ban)數(shu)，攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)功(gong)(gong)耗(hao)將不再增加。

通常(chang)，擋(dang)板(ban)(ban)寬度約(yue)為容器(qi)內直徑的(de)(de)十(shi)二分(fen)(fen)之一到十(shi)分(fen)(fen)之一，在固(gu)體懸浮操(cao)作時(shi)，還可在釜底上安裝底擋(dang)板(ban)(ban)，以(yi)促進固(gu)體的(de)(de)懸浮。攪拌容器(qi)中(zhong)的(de)(de)傳熱盤管(guan)(guan)也(ye)可部(bu)分(fen)(fen)以(yi)至全部(bu)代替擋(dang)板(ban)(ban)；當裝有垂直換(huan)熱管(guan)(guan)后，一般也(ye)可不再設置擋(dang)板(ban)(ban)。

攪拌(ban)器(qi)中的底擋(dang)板和(he)指(zhi)形擋(dang)板

在之前(qian)的(de)文(wen)章中，我(wo)們介紹過攪拌(ban)器中的(de)豎擋板(ban)(ban)，今天我(wo)們僅對底檔板(ban)(ban)和(he)指形擋板(ban)(ban)進行介紹。

一，底擋板

顧名(ming)思義(yi)，底(di)(di)擋板安(an)裝在攪拌釜的(de)底(di)(di)部，如圖(tu)8-3所(suo)示。它(ta)對促進(jin)固體懸浮很有效，可避免在攪拌器(qi)的(de)底(di)(di)部形成固體顆(ke)粒堆積，因而一般用于攪拌固體粒子形成的(de)懸浮液(ye)。

對(dui)于湍(tuan)流(liu)操作，推薦如圖8-3 (a)所示(shi)的底(di)部(bu)小擋板(ban)，擋板(ban)的參數為：d=0.5D; b=0.lD; h1=0.05D; w=0.1D; C=0.25D; e=0.5d。對(dui)于液(ye)液(ye)分(fen)散，當分(fen)散相的密度小

于(yu)連(lian)續相時（如(ru)把油分散于(yu)水(shui)），若(ruo)使用的(de)攪拌(ban)器(qi)直徑(jing)太(tai)小，則在釜(fu)壁易(yi)產生(sheng)浮油；若(ruo)使用的(de)攪拌(ban)器(qi)直徑(jing)太(tai)大，則在釜(fu)的(de)中部易(yi)產生(sheng)浮油。建(jian)議采用如(ru)圖8-3 (b)所示的(de)輕液擋板(ban)，可獲得(de)好的(de)分散效(xiao)果。擋板(ban)的(de)參數為：d=0.4D; b=0.05～0.1D；Bw=0.07～0.1D; Sb=0.5d; eb=0.5d。

二，指形(xing)擋板(ban)及其他型式(shi)的擋板(ban)

指形(xing)擋(dang)板（如圖(tu)8-4所示）類(lei)似(si)手指形(xing)狀，多用(yong)于安裝在三(san)葉后掠式(shi)攪(jiao)拌(ban)器的搪玻(bo)璃攪(jiao)拌(ban)釜中。指形(xing)擋(dang)板比板式(shi)擋(dang)板節(jie)省攪(jiao)拌(ban)功率，亦能起到增加(jia)液體上下循環流的作(zuo)用(yong)，有時(shi)指形(xing)擋(dang)板內(nei)(nei)可(ke)通入冷卻水，可(ke)對攪(jiao)拌(ban)器進行換熱作(zuo)用(yong)。一般情況下，指形(xing)擋(dang)板的設計參數為(wei)：管外徑(jing)d=D/20；指形(xing)擋(dang)板寬(kuan)度Wf=0.1D;厚(hou)度X=0.04D;間距(ju)Sf=0.2D;長(chang)度Lf=0.17D;指形(xing)擋(dang)板與(yu)容(rong)器內(nei)(nei)壁間距(ju)Sb=0.1D;指形(xing)擋(dang)板與(yu)容(rong)器底距(ju)離C=0.44D;管下端突出的指形(xing)擋(dang)板長(chang)度L=0.06D。