化工原理 固体搅拌.ppt

31 二．搅拌功率的准数关联式 搅拌功率和各变量之间的一般函数关系式可表达 为 ( , , , , ) P f n d g ? ? ? 2 2 3 5 ( ) ( ) x y P d n n d K n d g ? ? ? ? 通过量纲分析可得 1 第 四 章 液 体 搅 拌 通过本章学习，掌握常用典型搅拌器的性能 ，以便根据搅拌目的、物料特性和工艺对混合指 标的要求，选择适宜结构形式的搅拌装置并确定 最佳的操作条件（如转速、功率等）。 学习目的 与要求 2 使两种或多种不同的物料达到均匀混合的 单元操作称为物料的搅拌或混合。 搅拌 搅拌的目的 （ 1 ）使被搅拌物料各处达到均质混合状态 （ 2 ）强化传热过程 （ 3 ）强化传质过程 （ 4 ）促进化学反应 概述 3 第 四 章 液 体 搅 拌 4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备 4 一．搅拌设备的基本结构 搅拌设备 搅拌装置 轴封（填料函密封和机械密封） 搅拌槽（釜） 搅拌器 传动机构 叶轮 搅拌轴 槽体 附件（挡板、导流筒等） 5 图 4-1 典型的搅拌设备 1 ―搅拌槽； 2 ―搅拌器； 3 ―搅拌轴； 4 ―加料管； 5 ―电动机； 6 ―减速机； 7 ―联轴节； 8 ―轴封； 9 ― 温 度 计 套 管 ； 10 ― 挡板； 11 ―放料阀 一．搅拌设备的基本结构 动画 20 6 二．机械搅拌器的类型 平叶 ( 如平叶桨式、平直叶涡轮式 ) 折叶（如折叶桨式） 螺旋面叶（如推进式、螺带式、螺杆式等） 叶片形状 7 适用于低中粘度的有桨式、涡轮 式、推进式（又称旋桨式）及三 叶后掠式； 适用于高粘度的大叶片、低转速 搅拌器，如锚式、框式、螺带式、 螺杆式及开启平叶涡轮式等。 对 液 体 黏 度适应性 二．机械搅拌器的类型 8 一类以涡轮式为代表，具有流量小、压 头较高的特点。平桨式、锚式、框式也 属于这一类搅拌器，但其生产的压头较 低。 一类以推进式为代表，具有流量大、压 头低的特点。螺带式，折叶桨式等也属 于此类。 工作原理 二．机械搅拌器的类型 9 三．搅拌器的性能 几种常用搅拌器的典型尺寸比例、操作参 数（主要指转速或叶片端部周围速度）、对液 体粘度的适用范围及搅拌槽中液体的流动状况 都标注于表 4-1 中。 10 第 四 章 液 体 搅 拌 4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备 4.1.2 搅拌作用下流体的流动 11 一．搅拌器的基本流型 搅拌槽的流动： 1. 在搅拌槽内形成一个循环流动，称为总体流 动，达到大尺寸的宏观混合； 2. 高速旋转的叶轮及其射流核心与周围流体产 生强剪切（或高度湍动），以实现小尺寸的均 匀混合。 12 搅拌槽内液体进行着三维流动： 径向流 周向流 轴向流 一．搅拌器的基本流型 13 二．流体的流动状态 搅拌雷诺数 2 Re d n ? ? ? 叶轮直径 搅拌器转速 液体黏度 液体密 度 14 图 4-2 （ a ） 叶轮周围液体随叶 轮旋转作周向流，远离 叶轮的液体基本是静止 的，属于完全层流。 Re 10 ? 二．流体的流动状态 15 图 4-2 （ b ） 液体的运动达到槽 壁，并沿槽壁有少量上 下循环流发生，此现象 为部分层流，仍为层流 范围。 10 Re 30 ? ? 二．流体的流动状态 16 图 4-2 （ c ） 桨叶附近的液体已 出现湍流，而其外周仍 为层流，此为过渡流状 态。 3 30 Re 10 ? ? 二．流体的流动状态 17 图 4-2 （ d ） 流体达湍流状态。 若槽壁处无挡板时，由 于离心力的作用，搅拌 轴附近会形成旋涡，搅 拌器转速越大，形成的 旋涡越深，这种现象称 为“打旋”。 3 Re 10 ? 二．流体的流动状态 18 图 4-2 （ e ） 槽内加挡板，抑制 “打旋”现象发生。 3 Re 10 ? 二．流体的流动状态 19 三．搅拌槽内液体的循环量和压头 1 ．排液量和液体的循环量 指参与循环流动的所有液体的体积流量（包 括排出流量和诱导流量）。 排液量