计量泵

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搅拌器

搅拌器的类型

主要有下列几种:

①旋桨式搅拌器 由2～3片推进式螺旋引擎叶组成(图2),工作转速较高,叶片外缘的圆周速度一般为5～15m/s。旋桨式搅拌器主要造成轴向液流,产生较大的循环量,合用于搅拌低粘度 (<2Pa·s)液体、乳浊液及固体微粒含量低于10%的悬浮液。搅拌器的转动轴也可水平或者斜向插入槽内,此时液流的循环回路不对称,可增加湍动,防止液面凹陷。

②涡轮式搅拌器 由在水平圆盘上安装2～4片平直的或者弯曲的叶片所组成(图3)。桨叶的外径、宽度与高度的比例,一般为20:5:4,圆周速度一般为 3～8m/s。涡轮在旋转时造成高度湍动的径向流动,合用于气体及不互溶液体的分散和液液相反应过程。被搅拌液体的粘度一般不超过25Pa·s。

③桨式搅拌器 有平桨式和斜桨式两种。平桨式搅拌器由两片平直桨叶组成。桨叶直径与高度之比为 4～10,圆周速度为1.5～3m/s,所产生的径向液流速度较小。斜桨式搅拌器(图4)的两叶相反折转45°或者60°,因而产生轴向液流。桨式搅拌器布局简略,经常使用于低粘度液体的混合以及固体微粒的消融和悬浮。

④锚式搅拌器 桨叶外缘形状与搅拌槽内壁要一致(图5),其间仅有很小间隙,可断根附在槽壁上的粘性反应产物或者堆积于槽底的固体物,连结较好的传热效果。桨叶外缘的圆周速度为0.5～1.5m/s,可用于搅拌粘度高达 200Pa·s的牛顿型流体和拟范性流体(见粘性流体流动。唯搅拌高粘度液体时,液层中有较大的停滞区。

⑤螺带式搅拌器 螺带的外径与螺距相等(图6),专门用于搅拌高粘度液体(200～500Pa·s)及拟范性流体,凡是在层流状态下操作。

搅拌功率

搅拌器向液体输出的功率P,按下式计算:

P=Kd5N3ρ

式中K为功率准数,它是搅拌雷诺数Rej(Rej=d2Nρ/μ)的函数;d和N 别离为搅拌器的直径和转速;ρ和μ别离为混合液的密度和粘度。对于一定几何布局的搅拌器和搅拌槽,K与Rej的函数关系可由试验测定,将这函数关系绘成曲线,称为功率曲线(图7)。

搅拌器的类型、尺寸及转速,对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响。一般说来,涡轮式搅拌器的功率分配对湍流脉动有利,而旋桨式搅拌器对总体流动有利。对于同一类型的搅拌器来讲,在功率耗损相同的前提下,大直径、低转速的搅拌器,功率主要耗损于总体流动,有利于宏观混合。小直径、高转速的搅拌器,功率主要耗损于湍流脉动,有利于微观混合。搅拌器的放大是与工艺过程有关的复杂问题,至今只能通过逐级经验放大,按照取得的放大判据,外推至工业规模