反應(yīng)釜攪拌機(jī)—概述
在反應(yīng)釜內(nèi),使物料混合均勻,強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì),攪拌設(shè)備是*的設(shè)備。
主要用于均相物質(zhì)的混合,包括:液-液分散,氣液-分散,固-液分散;結(jié)晶;強(qiáng)化傳熱等。 混合均勻:使氣體在液相中很好地分散;使固體粒子(如催化劑)在液相中均勻地懸浮;使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化
強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì):強(qiáng)化相間的傳質(zhì)(如吸收等),強(qiáng)化傳熱。
反應(yīng)釜攪拌機(jī)—攪拌器選型
1、槳式攪拌器
結(jié)構(gòu)*簡單,葉片用扁鋼制成,焊接或用螺栓固定在輪轂上,葉片數(shù)是2、3或4 片,葉片形式可分為平直葉式和折葉式兩種。
槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速一般為20~100r/min ,*高粘度為20Pa•s 。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。
應(yīng)用
液—液系中用于防止分離、使罐的溫度均一,固—液系中多用于防止固體沉降。
流體的循環(huán),由于在同樣排量下,折葉式比平直葉式的功耗少,操作費(fèi)用低,故軸流槳葉使用較多。
高粘流體攪拌,促進(jìn)流體的上下交換,代替價(jià)格高的螺帶式葉輪,能獲得良好的效果。
2、推進(jìn)式攪拌器
推進(jìn)式攪拌器(又稱船用推進(jìn)器)常用于低粘流體中。
標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)式攪拌器有三瓣葉片,其螺距與槳直徑d相等。它直徑較小,d/D=1/4~1/3,葉端速度一般為 7~10 m/s,*高達(dá)15 m/s。
攪拌時(shí)流體由槳葉上方吸入,下方以圓筒狀螺旋形排出,流體至容器底再沿壁面返至槳葉上方,形成軸向流動(dòng)。攪拌時(shí)流體的湍流程度不高,循環(huán)量大,結(jié)構(gòu)簡單,制造方便。循環(huán)性能好,剪切作用不大,屬于循環(huán)型攪拌器。
粘度低、流量大的場合,用較小的攪拌功率,能獲得較好的攪拌效果。主要用于液-液系混合、使溫度均勻,在低濃度固-液系中防止淤泥沉降等。
3、渦輪式攪拌器
渦輪式攪拌器(又稱透平式葉輪),是應(yīng)用較廣的一種攪拌器,能有效地完成幾乎所有的攪拌操作,并能處理粘度范圍很廣的流體。
渦輪式攪拌器有較大的剪切力,可使流體微團(tuán)分散得很細(xì),適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液—液分散、液—固懸浮,以及促進(jìn)良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。
4、錨式攪拌器
結(jié)構(gòu)簡單。適用于粘度在100Pa•s以下的流體攪拌,當(dāng)流體粘度在10~100Pa•s時(shí),可在錨式槳中間加一橫槳葉,即為框式攪拌器,以增加容器中部的混合。
錨式或框式槳葉的混合效果并不理想,只適用于對(duì)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它攪拌器大,能得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),故常用于傳熱、晶析操作。
常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當(dāng)攪拌粘度大于100Pa•s 的流體時(shí),應(yīng)采用螺帶式或螺桿式。
罐體尺寸
體積一定時(shí),長徑比越大,表面積越大,越利于傳熱;并且此時(shí)傳熱面距罐體中心近,物料的溫度梯度就越大,有利于傳熱效果。因此,單純從夾套傳熱角度考慮,一般希望長徑比大一些。
攪拌操作目的與流動(dòng)狀態(tài)及物系性質(zhì)的關(guān)系
攪拌操作目的 | 流 動(dòng) 狀 態(tài) | 物 性 |
連 續(xù) 相 | 相對(duì)速度 | 粘度 | 粘度差 | 密度 | 密度差 | 擴(kuò)散系數(shù) | 表面張力 | 導(dǎo)熱系數(shù) | 比熱容 | 粒徑濃度分布 |
循環(huán)速率 | 湍流擴(kuò)散 | 剪切流 |
均相混合 | 低粘度液 高粘度液 | ¤ ¤ | ¤ | ¤ | | ○ | ¤ | | | ○ ¤ | | | | |
分散 | 液-液相系 氣-液相系 固-液相系 | ¤ ¤ ¤ | ¤ ¤ ¤ | ¤ ¤ ¤ | | ¤ ○ | ○ | ○ ○ | ¤ ○ | | ○ ○ | | | |
固液懸?。ü?/span>-液相系) 溶解(固-液相系) 結(jié)晶(固-液相系) 浸?。ü?/span>-液相系) 萃?。ㄒ?/span>-液相系) 乳化(液-液相系) 吸收(氣-液相系) 傳熱(氣-固-液相系) | ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ○ ¤ ¤ | ¤ ¤ ○ ○ | ○ ¤ ¤ ¤ ¤ ○ | ¤ ¤ ○ ○ | ○ ¤ | ¤ | ○ ○ ○ ○ | ¤ ¤ ○ | ○ ○ ○ | ¤ ○ | ¤ | ○ | ¤ ¤ |
攪拌器的功能
提供攪拌過程所需要的能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài),以達(dá)到攪拌過程的目的。
漿葉旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生能量,作用于液體,形成流動(dòng)狀態(tài)。關(guān)鍵在漿葉,也與其它因素有關(guān),如介質(zhì)特性,攪拌器的工作環(huán)境等。
選型
槳式、推進(jìn)式、渦輪式和錨式攪拌器在攪拌反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用*為廣泛,據(jù)統(tǒng)計(jì)約占攪拌器總數(shù)的75~80%。
常見攪拌器選型參數(shù)表
攪拌器類型 | 流動(dòng)狀態(tài) | 攪拌目的 | *高粘度 Pa.s |
對(duì)流循環(huán) | 湍流循環(huán) | 剪切流 | 流型 | 低粘混合 | 高粘混合 | 分散 | 溶解 | 懸浮 | 氣體吸收 | 結(jié)晶 | 傳熱 | 液相反應(yīng) |
直葉渦輪 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | | ¤ | | ¤ | 50 |
折葉渦輪 | ¤ | ¤ | | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | | ¤ | ¤ | ¤ | 50 |
推進(jìn)式 | ¤ | ¤ | | 湍流 | ¤ | | ¤ | ¤ | ¤ | | ¤ | ¤ | ¤ | 2 |
槳式 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍/過渡流 | ¤ | ¤ | | ¤ | ¤ | | ¤ | ¤ | ¤ | 50 |
旋槳式 | ¤ | ¤ | | 湍流 | ¤ | | | ¤ | ¤ | ¤ | | ¤ | ¤ | 10 |
盤式渦輪 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | | | ¤ | ¤ | | ¤ | | | ¤ | 10 |
布魯馬金 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | | ¤ | | | | ¤ | ¤ | 50 |
三葉后掠 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | | | ¤ | ¤ | | | ¤ | ¤ | 50 |
錨框式 | ¤ | | | 層/過渡流 | | ¤ | | ¤ | | | | ¤ | | 100 |
螺帶/桿式 | ¤ | | | 層/過渡流 | | ¤ | | ¤ | | | | | | 150 |