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反應(yīng)釜攪拌器目前的選型方法多數(shù)是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),選擇習(xí)慣應(yīng)用的漿型,再在常用范圍內(nèi)決定攪拌器的各種參數(shù)。也有通過小型試驗(yàn),取得數(shù)據(jù),進(jìn)行比擬放大的設(shè)計方法。不論哪種做法,都離不開最初的根據(jù)攪拌目的來選擇反應(yīng)釜攪拌器類型這一步。所以一個完整的選型方案必須滿足經(jīng)濟(jì)與安全的要求根據(jù)具體工況最后確定最佳方案。
最佳的反應(yīng)釜攪拌器選型方法最好具備兩個條件:一是選擇結(jié)果合理,一是選擇方法簡便,而這兩點(diǎn)卻往往難以同時兼顧,我們從反應(yīng)釜攪拌操作目的分析了對攪拌的要求,諸如某過程要求對流循環(huán)好或者某過程要求剪切力強(qiáng)等等,進(jìn)而分析了攪拌器的功能,在此基礎(chǔ)上就可根據(jù)攪拌目的來選擇反應(yīng)釜攪拌器的型式,最終要根據(jù)具體的工況選用最佳的方案。
反應(yīng)釜攪拌器有漿式、推進(jìn)式、渦輪式、錨式、螺帶式、螺桿式攪拌器,其中,漿式攪拌器在反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛,下面介紹幾種常用的攪拌器的特征:
1)漿式攪拌器:漿式攪拌器是攪拌器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種,通常僅兩個葉片,它采用扁鋼制成,葉片焊接或用螺栓固定在輪意上,葉片形式可分為平直葉式和斜(折)葉式兩種。主要應(yīng)用場合:液-液體系中用于混合、溫度均一;固-液體系中多用于防止固體沉降。但漿式攪拌器不能用于以保持氣體和以細(xì)微化為目的的氣-液分散操作中。
漿式攪拌器主要用于流體的循環(huán),由于在同樣的排量下,斜葉式比平直葉的功耗少,操作費(fèi)用低,因而斜葉式攪拌器使用較多。漿式也可以用于高黏流體的攪拌,以促進(jìn)流體的上下交換,代替價格高昂的螺帶式葉輪,尚能獲得良好的效果。
2)推進(jìn)式攪拌器:推進(jìn)式攪拌器常用于低黏流體中,標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)式攪拌器為三片葉片,氣螺距與漿直徑相等。攪拌時,流體由槳葉上方吸入,下方以圓筒狀螺旋形排出,流體至容器底在沿壁面反至槳葉上方,形成軸向流動。推進(jìn)式攪拌器攪拌時流體的湍流程度不高,但循環(huán)量大。容器內(nèi)裝擋板、攪拌軸偏心安裝或攪拌器傾斜時,可防止漩渦形成。推進(jìn)式攪拌器的直徑較小,槳葉直徑對容器直徑之比一般為0.1~0.3;葉端速度為7~10m/s,最高達(dá)15m/s。
? 推進(jìn)式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,適用于黏度低、流量大的場合,利用較小的攪拌功率通過高速轉(zhuǎn)動的槳葉能獲得較好的攪拌效果。主要用于液-液體系混合、溫度均一,在低濃度固-液體系中防止淤泥沉降等。推進(jìn)式攪拌器的循環(huán)性能好、剪切作用不大,屬于循環(huán)型攪拌器。
3)渦輪式攪拌器:渦輪式攪拌器是應(yīng)用較廣的一種槳葉,能有效的完成幾乎所有的攪拌操作,并能處理黏度范圍很廣的流體。渦輪式攪拌器可分為開式和盤式兩類。開式有平直葉、斜葉、彎葉等,盤式有圓盤平直葉、圓盤斜葉、圓盤彎葉等。開式渦輪常用的葉片數(shù)有2葉和4葉,盤式渦輪以6葉最常見。為改善流動狀況,盤式渦輪有時把葉片制成凹形和箭形,稱為弧葉盤式渦輪和箭葉盤式渦輪。渦輪式攪拌器有較大的剪切力,可使流體微團(tuán)分散的很細(xì),適用于低粘度到中粘度流體的混合、氣-液分散‘固-液懸浮,以及促進(jìn)良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。平直葉剪切作用較大,屬剪切型攪拌器。彎葉是指葉片朝著流動方向彎曲,可降低功率消耗,適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。
4)錨式攪拌器:錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單,它適用于黏度在1Pa..s以下的流體攪拌,當(dāng)流體黏度在1~10Pa.s時,可在錨式中間加一橫槳葉,即為框式攪拌器,以增加容器中部的混合。錨式攪拌器一般差數(shù)為:槳葉直徑與容器內(nèi)直徑之比為0.9~0.98,葉端速度為1~5m/s。錨式或框式攪拌器的混合效果并不理想,只適用于對混合要求不太高的場合。由于錨式攪拌器在容器壁附近流速比其他攪拌器大,能得到較大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),故常用于傳熱、晶析操作。也常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當(dāng)攪拌黏度大于10Pa.s的流體時,應(yīng)采用螺帶式或螺桿式攪拌器。
5)螺帶式攪拌器:螺帶式攪拌器的葉片是用帶鋼卷成螺旋狀焊接在軸上制成。它適用于中、高黏度的攪拌,有較好的上下循環(huán)性能。螺帶式攪拌器有單螺帶、雙螺帶、內(nèi)-外螺帶、螺帶-螺桿等多種型式。螺帶式攪拌器與攪拌器壁間隙、螺距、頭數(shù)以及帶寬等都對混合效率有影響。應(yīng)用在高黏度流體時,由于錨式攪拌器幾乎不產(chǎn)生上下流動,在容器中心處混合效果較差,且流體黏度高,這種缺點(diǎn)越明顯。而螺帶式攪拌器產(chǎn)生的是以上下循環(huán)流為主的流動,所以整個容器內(nèi)的混合效果比較好。對于錐形攪拌設(shè)備,還可做成錐形的螺帶-螺桿式攪拌器,攪拌效果很好。
6)螺桿式攪拌器:螺桿式攪拌器適用于高黏度介質(zhì)的攪拌,具有一個或多個葉片,葉片螺距與攪拌器直徑相等。與螺帶式不同,它保證了中心部分流體的流動,但近壁處流體的流動狀況較差。攪拌器直徑與容器內(nèi)直徑之比為0.3.螺桿常與螺帶組合在一個軸上,稱為螺帶-螺桿式攪拌器,這時螺桿直徑可適當(dāng)?shù)脑黾?,螺桿與螺帶的螺旋方向相反,螺桿推動液體向下,螺帶推動液體向上,造成液體的全罐混合均勻。螺桿式攪拌器還可以和導(dǎo)流筒組成攪拌系統(tǒng),該組合式攪拌器在層流區(qū)和過渡流區(qū)都有很高的混合效率,適用于隨反應(yīng)進(jìn)行,物料黏度逐漸增大,由過渡流至層流的溶液聚合等反應(yīng)。當(dāng)熱負(fù)荷較大時,導(dǎo)流筒筒壁可通入換熱介質(zhì),增加換熱面積。