液體攪拌相關知識
一、液體攪拌的作用
在化工生產(chǎn)中，除了需要輸送液體的機械外，還需要迫使液體在容器內(nèi)部流動，以促使其中的各組分相互分散混合的機械。這種機械稱為攪拌器，而且攪拌器把能量加給液體迫使其流動的操作稱為液體的攪拌。
液體攪拌的作用，大致有以下三方面：
1、強化物質的傳遞，增加化學反應速度。攪拌可以使液體物料互相摻和，充分接觸，從而提高傳質速率和反應速率。
2、強化傳熱過程，防止局部過熱或過冷現(xiàn)場的產(chǎn)生。
3、有效地制備混合物。攪拌可以使兩種或多種的互溶液體組成混合液，也可以使不互溶的液體達到混合均勻，也可以使液體和固體顆粒制成懸浮液和乳濁液。
二、液體攪拌器
液體攪拌器的類型有多種，這里介紹其中的機械攪拌器和氣流攪拌器。
1、機械攪拌器
機械攪拌器一般由一根在電機帶動下的中心軸（攪拌軸）和安裝在軸上的推動器（葉輪）組成。由于推動器型式很多，攪拌器的類型也就多。
1）旋槳式攪拌器
其結果類似于飛機的螺旋槳，由2~3片推進式螺旋槳葉固定在轉軸上而制成的。旋槳葉直徑一般為容器的1/2.5~1/4，轉速每分鐘在數(shù)百轉至上千轉之間，葉片端部線速度可達5~15m/s，適用于低粘度液體的攪拌。
旋槳式攪拌器造成的湍動程度不高，但循環(huán)量大，特別適用于要求容器上下均勻的場合。其缺點是由于切向分速度的影響，液體在容器內(nèi)做圓周運動，各層之間無相對運動，不能實現(xiàn)有效的分散。而當液體中有固體顆粒時，它將被拋向器壁并沉到釜底，起到與分散相反的作用。另外在離心力的作用下，液體表面出現(xiàn)下凹現(xiàn)象，轉速越高，越嚴重，以致有可能使槳葉中心部分暴露在空氣中，將空氣卷入，破壞正常操作。
2）渦輪式攪拌器
由若干個輪片構成的渦輪安裝在軸上而組成的攪拌器。渦輪式攪拌器通常由六片槳葉組成，槳葉可以做成四種類型。葉輪直徑一般為容器直徑的1/3~1/2，轉速較高，端部的圓周速度可達3~8m/s。
渦輪式攪拌器的分散作用比旋槳式要好，適用于低粘度和中粘度，并要求微觀均勻的攪拌過程。但由于釜內(nèi)有兩個回路，對易于分層的物料不大適用。
3）槳式攪拌器
由2~4片板狀槳葉用螺栓固定在軸上組成的。槳式攪拌器的尺寸較大，其直徑為容器直徑的1/2~4/5，但轉速低，葉片端部的線速為1.5~3m/s。當釜內(nèi)液面較高時，可以攪拌軸上水平安裝幾排槳葉，以增強攪拌效果。
4）錨式和框式攪拌器
這類攪拌器和上述三類攪拌器有明顯差別，即上訴三類攪拌器的直徑均比釜徑小得多，而錨式和框式攪拌器的直徑和釜徑非常接近，其間距只有25~50mm。錨式和框式攪拌器的結構，是由槳式攪拌器演變而來的，其外緣形狀與釜底內(nèi)壁形狀一樣。其轉速很低，15~80r/min。它基本上不產(chǎn)生軸向流，但攪拌范圍很大，不會形成四區(qū)，主要用于粘度大，有沉淀物的場合。
2、氣流攪拌器
氣流攪拌器很簡單，壓縮空氣或蒸汽由管路送入液層底部，在液體內(nèi)部產(chǎn)生鼓泡作用以達到攪拌的目的。被攪拌的物料與空氣、水蒸氣不能發(fā)生化學反應。氣流攪拌的設備簡單，但能力消化常大于機械攪拌。
三、強化液體攪拌的措施
強化攪拌就是人為采取措施改變流動狀況，使攪拌效果得到改善。通常采用以下兩種方法。
1、裝設擋板
在器壁上垂直安裝四塊條形擋板，擋板寬度通常為容器直徑的1/12~1/10。它有效地抑制液體的旋流，使自由表面下凹的現(xiàn)象大大減少，而且液流在擋板后形成漩渦，增大了液流的湍動程度。
若容器中有溫度計管和換熱管，在一定程度上也起到擋板的作用。
2、裝設導流管
在攪拌器周圍無固體邊界的情況下，也可沿各種方向回流到攪拌器入口，行程長短不一。在容器內(nèi)裝一上下直通的圓通——導流管之后，情況就發(fā)生了改變。液體受到導流管的作用被迫上下流動，消除了液流短路現(xiàn)象，大大提高了整體的湍動程度，強化了攪拌效果。
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