員.png)
17
當(dāng)前位置：上海人和科學(xué)儀器有限公司>>技術(shù)文章>>攪拌器的工作原理和分類
攪拌器的工作原理和分類
攪拌器的工作原理：
攪拌器是使液體、氣體介質(zhì)強(qiáng)迫對流并均勻混合的器件。攪拌器的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速，對攪拌功率在總體流動(dòng)和湍流脈動(dòng)之間的分配都有影響。一般說來，渦輪式攪拌器的功率分配對湍流脈動(dòng)有利，而旋槳式攪拌器對總體流動(dòng)有利。對于同一類型的攪拌器來說，在功率消耗相同的條件下，大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于總體流動(dòng)，有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于湍流脈動(dòng)，有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)雜問題，至今只能通過逐級經(jīng)驗(yàn)放大，根據(jù)取得的放大判據(jù)，外推至工業(yè)規(guī)模。
不同介質(zhì)黏度的攪拌粘度系指流體對流動(dòng)的阻抗能力，其定義為：液體以1cm/s的速度流動(dòng)時(shí)，在每1cm2平面上所需剪應(yīng)力的大小，稱為動(dòng)力粘度，以Pa?s為單位。粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動(dòng)時(shí)，有層流、過渡流、湍流三種狀態(tài)，攪拌設(shè)備中同樣也存在這三種流動(dòng)狀態(tài)，而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的粘度。在攪拌過程中，一般認(rèn)為粘度小于5Pa?s的為低粘度流體，例如：水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa?s的為中粘度流體，例如：油墨、牙膏等;50-500Pa?s的為高粘度流體，例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa?s的為特高粘流體例如：橡膠混合物、塑料熔體、有機(jī)硅等。對于低粘度介質(zhì)，用小直徑的高轉(zhuǎn)速的攪拌器就能帶動(dòng)周圍的流體循環(huán)，并至遠(yuǎn)處。而高粘度介質(zhì)的流體則不然，需直接用攪拌器來推動(dòng)。適用于低粘和中粘流體的葉輪有槳式、開啟渦輪式、推進(jìn)式、長薄葉螺旋槳式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG式等。適用于高粘和特高粘流體的葉輪有螺帶式葉輪、螺桿式、錨式、框式、螺旋槳式等。有的流體粘度隨反應(yīng)進(jìn)行而變化，就需要用能適合寬粘度領(lǐng)域的葉輪，如泛能式葉輪等。
攪拌器的類型主要有下列幾種：
①旋槳式攪拌器
由2～3片推進(jìn)式螺旋槳葉構(gòu)成，工作轉(zhuǎn)速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5～15m/s。旋槳式攪拌器主要造成軸向液流，產(chǎn)生較大的循環(huán)量，適用于攪拌低粘度（<2Pa·s）液體、乳濁液及固體微粒含量低于10%的懸浮液。攪拌器的轉(zhuǎn)軸也可水平或斜向插入槽內(nèi)，此時(shí)液流的循環(huán)回路不對稱，可增加湍動(dòng)，防止液面凹陷。
②渦輪式攪拌器
由在水平圓盤上安裝2～4片平直的或彎曲的葉片所構(gòu)成。槳葉的外徑、寬度與高度的比例，一般為20:5:4，圓周速度一般為3～8m/s。渦輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成高度湍動(dòng)的徑向流動(dòng)，適用于氣體及不互溶液體的分散和液液相反應(yīng)過程。被攪拌液體的粘度一般不超過25Pa·s。
③槳式攪拌器
有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構(gòu)成。槳葉直徑與高度之比為4～10,圓周速度為1.5～3m/s，所產(chǎn)生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器的兩葉相反折轉(zhuǎn)45°或60°，因而產(chǎn)生軸向液流。槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，常用于低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。
④錨式攪拌器
槳葉外緣形狀與攪拌槽內(nèi)壁要一致，其間僅有很小間隙,可清除附在槽壁上的粘性反應(yīng)產(chǎn)物或堆積于槽底的固體物，保持較好的傳熱效果。槳葉外緣的圓周速度為0.5～1.5m/s,可用于攪拌粘度高達(dá)200Pa·s的牛頓型流體和擬塑性流體（見粘性流體流動(dòng)。唯攪拌高粘度液體時(shí)，液層中有較大的停滯區(qū)。
⑤螺帶式攪拌器
螺帶的外徑與螺距相等,專門用于攪拌高粘度液體（200～500Pa·s）及擬塑性流體，通常在層流狀態(tài)下操作。
⑥磁力攪拌器
Corning數(shù)字式加熱器帶有一個(gè)閉路旋鈕來監(jiān)控與調(diào)節(jié)攪拌速度。微處理器自動(dòng)調(diào)節(jié)馬達(dá)動(dòng)力去適應(yīng)水質(zhì)、粘性溶液與半固體溶液。
⑦磁力加熱攪拌器
Corning數(shù)字式加熱攪拌器帶有可選的外部溫度控制器（Cat.No.6795PR），他們還可以監(jiān)控與控制容器中的溫度。
⑧折葉式攪拌器
根據(jù)不同介質(zhì)的物理學(xué)性質(zhì)、容量、攪拌目的選擇相應(yīng)的攪拌器，對促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度、提高生產(chǎn)效率能起到很大的作用。折葉渦輪攪拌器一般適應(yīng)于氣、液相混合的反應(yīng)，攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)一般應(yīng)選擇300r/min以上。
⑨變頻雙層攪拌器
變頻攪拌器的底座、支桿、電動(dòng)機(jī)使用技術(shù)固定為一體。夾頭，無松動(dòng)、無搖擺、不會(huì)脫落，安全可靠。鍍鉻支桿，下粗上細(xì)，鋼性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理。具有移動(dòng)方便，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。適合各類小型容器
攪拌器是使液體、氣體介質(zhì)強(qiáng)迫對流并均勻混合的器件。攪拌器的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速，對攪拌功率在總體流動(dòng)和湍流脈動(dòng)之間的分配都有影響。一般說來，渦輪式攪拌器的功率分配對湍流脈動(dòng)有利，而旋槳式攪拌器對總體流動(dòng)有利。對于同一類型的攪拌器來說，在功率消耗相同的條件下，大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于總體流動(dòng)，有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于湍流脈動(dòng)，有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)雜問題，至今只能通過逐級經(jīng)驗(yàn)放大，根據(jù)取得的放大判據(jù)，外推至工業(yè)規(guī)模。
不同介質(zhì)黏度的攪拌粘度系指流體對流動(dòng)的阻抗能力，其定義為：液體以1cm/s的速度流動(dòng)時(shí)，在每1cm2平面上所需剪應(yīng)力的大小，稱為動(dòng)力粘度，以Pa?s為單位。粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動(dòng)時(shí)，有層流、過渡流、湍流三種狀態(tài)，攪拌設(shè)備中同樣也存在這三種流動(dòng)狀態(tài)，而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的粘度。在攪拌過程中，一般認(rèn)為粘度小于5Pa?s的為低粘度流體，例如：水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa?s的為中粘度流體，例如：油墨、牙膏等;50-500Pa?s的為高粘度流體，例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa?s的為特高粘流體例如：橡膠混合物、塑料熔體、有機(jī)硅等。對于低粘度介質(zhì)，用小直徑的高轉(zhuǎn)速的攪拌器就能帶動(dòng)周圍的流體循環(huán)，并至遠(yuǎn)處。而高粘度介質(zhì)的流體則不然，需直接用攪拌器來推動(dòng)。適用于低粘和中粘流體的葉輪有槳式、開啟渦輪式、推進(jìn)式、長薄葉螺旋槳式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG式等。適用于高粘和特高粘流體的葉輪有螺帶式葉輪、螺桿式、錨式、框式、螺旋槳式等。有的流體粘度隨反應(yīng)進(jìn)行而變化，就需要用能適合寬粘度領(lǐng)域的葉輪，如泛能式葉輪等。
攪拌器的類型主要有下列幾種：
①旋槳式攪拌器
由2～3片推進(jìn)式螺旋槳葉構(gòu)成，工作轉(zhuǎn)速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5～15m/s。旋槳式攪拌器主要造成軸向液流，產(chǎn)生較大的循環(huán)量，適用于攪拌低粘度（<2Pa·s）液體、乳濁液及固體微粒含量低于10%的懸浮液。攪拌器的轉(zhuǎn)軸也可水平或斜向插入槽內(nèi)，此時(shí)液流的循環(huán)回路不對稱，可增加湍動(dòng)，防止液面凹陷。
②渦輪式攪拌器
由在水平圓盤上安裝2～4片平直的或彎曲的葉片所構(gòu)成。槳葉的外徑、寬度與高度的比例，一般為20:5:4，圓周速度一般為3～8m/s。渦輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成高度湍動(dòng)的徑向流動(dòng)，適用于氣體及不互溶液體的分散和液液相反應(yīng)過程。被攪拌液體的粘度一般不超過25Pa·s。
③槳式攪拌器
有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構(gòu)成。槳葉直徑與高度之比為4～10,圓周速度為1.5～3m/s，所產(chǎn)生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器的兩葉相反折轉(zhuǎn)45°或60°，因而產(chǎn)生軸向液流。槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，常用于低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。
④錨式攪拌器
槳葉外緣形狀與攪拌槽內(nèi)壁要一致，其間僅有很小間隙,可清除附在槽壁上的粘性反應(yīng)產(chǎn)物或堆積于槽底的固體物，保持較好的傳熱效果。槳葉外緣的圓周速度為0.5～1.5m/s,可用于攪拌粘度高達(dá)200Pa·s的牛頓型流體和擬塑性流體（見粘性流體流動(dòng)。唯攪拌高粘度液體時(shí)，液層中有較大的停滯區(qū)。
⑤螺帶式攪拌器
螺帶的外徑與螺距相等,專門用于攪拌高粘度液體（200～500Pa·s）及擬塑性流體，通常在層流狀態(tài)下操作。
⑥磁力攪拌器
Corning數(shù)字式加熱器帶有一個(gè)閉路旋鈕來監(jiān)控與調(diào)節(jié)攪拌速度。微處理器自動(dòng)調(diào)節(jié)馬達(dá)動(dòng)力去適應(yīng)水質(zhì)、粘性溶液與半固體溶液。
⑦磁力加熱攪拌器
Corning數(shù)字式加熱攪拌器帶有可選的外部溫度控制器（Cat.No.6795PR），他們還可以監(jiān)控與控制容器中的溫度。
⑧折葉式攪拌器
根據(jù)不同介質(zhì)的物理學(xué)性質(zhì)、容量、攪拌目的選擇相應(yīng)的攪拌器，對促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度、提高生產(chǎn)效率能起到很大的作用。折葉渦輪攪拌器一般適應(yīng)于氣、液相混合的反應(yīng)，攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)一般應(yīng)選擇300r/min以上。
⑨變頻雙層攪拌器
變頻攪拌器的底座、支桿、電動(dòng)機(jī)使用技術(shù)固定為一體。夾頭，無松動(dòng)、無搖擺、不會(huì)脫落，安全可靠。鍍鉻支桿，下粗上細(xì)，鋼性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理。具有移動(dòng)方便，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。適合各類小型容器