拌混合效果有关的附件有挡板和导流筒二、搅拌器的类型与选择（一）搅拌器的类型典型的机械搅拌器型式有桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺带式、螺杆式等1.桨叶形状分类搅拌器按桨叶形状可分为三类，即平直叶、折叶和螺旋面叶，桨式、涡轮式、锚式和框式等搅拌器的桨叶为平直叶或折叶，而推进式、螺带式和螺杆式搅拌器的浆叶则为螺旋面叶。2.按流型分类根据搅拌操作时桨叶主要排液的流向（又称为流型），又可将搅拌器分为径流型叶轮和轴流型叶轮两类。平直叶的浆式、涡轮式是径流型，螺旋面叶的推进式、螺杆式是轴流型，折叶奖面则居于两者之间，一般认为它更接近于轴流型。3.按搅拌器对液体粘度适应性分类按搅拌器对液体粘度的适应性可分为两类，即适用于低、中粘度的有桨式、涡轮式、旋桨式（推进式）及三叶后掠式，适用于高粘度的有大叶片、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，其中涡轮式搅拌可有效完成儿乎所用的化工生产过程对搅择的要求。4.组合式为了达到特定的搅拌目的，可将典型的搅拌器进行改进或组合使用，如可将快速型浆叶和慢速型桨叶组合在一起，以适用粘度变化较大的搅拌过程。对高粘度流体的搅拌，有时可将螺杆式和螺带式组合在一起，使搅拌槽的中央和外圃都能得到充分搅拌，从而达到改善搅效果的目的。（二）搅拌器的选择在选择搅拌器时，应考虑的因素很多，最基本的因素是介质的粘度、搅拌过程的目的和搅拌器能造成的流动状态，1.根据搅拌介质粘度的大小来选型一般随粘度的增高，各种搅拌器的使用顺序为推进式、涡轮式、浆式、锚式、螺带式和螺杆式等，2.根据搅拌过程的目的来选型对于低粘度均相流体的搅择混合，消耗功率小，循环容易，推进式搅拌器最为合用。而涡轮式揽拌器因其功率消耗大而不宜选取。对于大容量槽体的混合，桨式搅拌器因其循环能力不足而不宜选取。对分散或乳化过程，要求循环能力大且应具有高的剪切能力，涡轮式搅拌器（特别是平直叶涡轮式)具有这一特征，可以选用。推进式和浆式搅拌器由于剪切力小而只能在液体分散量较小的情况下采用，桨式搅拌器很少用于分散过程。对于分散搅拌操作，搅拌槽内都安装有挡板来加强剪切效果。固体溶解过程要求搅拌器应具有较强的剪切能力和循环能力.所以涡轮式搅拌器最为合用。气体吸收过程以圆盘涡轮式搅拌器最为合适，它的剪切能力强，而且圆盘的下方可以存住一些气体，使气体的分散更为平稳，对于带搅拌的结晶过程，一般是小直径的快速搅拌器，如涡轮式搅拌器，适用于微粒结17
晶过程；而大直径的慢速搅拌器，如浆式搅拌器，可用于大晶粒的结晶过程。固体颗粒悬浮操作以涡轮式搅拌器的使用范围最大，其中以开启涡轮式搅拌器最好。桨式拌器的转速低，仅适用于固体颗粒小、固液密度差小、固相浓度较高、固体颗粒沉降速度较低的场合。推进式搅拌器的使用范闹较窄，固液密度差大或固液体积比在50%以上时不适用。根据搅拌器的适应条件来选择搅拌器可参考表2-1表2-1搅拌器型式及适用条件流动状态搅拌日的搅择器型式对瑞剪低粘溶固气高粘度液分1结传液搅拌槽容转速范围最高流流切度液体混合传体体解品热相范r/s粘度循A流体混热及反应暴吸反mPa*s环福合浮拉收涡轮式VVVV50V[1000.17~ 5桨式VV.VV21 ~ 2000.17~ 5推进式V1 ~100050VV1.67~ 8.33折叶开启涡轮式1~10000.17~550V锚式1~ 1001000.02~1.67螺杆式1 ~ 500.008~0.831004螺带式1 ~ 500.008~0.83100注：V为合适，空白为不合适或不详。第一节搅拌装置的设计一般而言，搅拌设备的设计遵循以下三个过程：首先根据搅拌目的和物系性质进行搅拌设备的选型，再在选型的基础上进行工艺设计与计算，最后进行揽拌设备的机械设计与费用评价。工艺设计与计算中最重要的是搅拌功率的计算和传热计算。一、搅拌功率的计算（一）搅拌功率准数关联式搅拌功率的因素归纳起来可称之为桨、槽的几何参数，桨的操作参数以及影响功率的物性参数。对于搅拌过程，一般可采用相似理论和因次分析的方法得到其准数关系式。为了简化分析过程，可假定浆、槽的几何参数均与搅拌器的直径有一定的比例关系，并将这些比值称为形状因子。对于特定尺寸的系统，形状因子一般为定值，故浆、槽的几何参数仅考虑搅拌器的直径。桨的操作参数主要指搅拌器的转速：物性参数主要包括被搅拌流体的密度和粘度。当搅拌发生打旋现象时，重力加速度也将影响搅拌功率。通过量纲分析可得N,= KoRe*Fr(2- 1)N式中N=on'a，功率数；Re = pnd?，搅拌雷诺准数，可衡量流体的流动状态；u.18
nd=五，弗鲁德准数，它表示流体惯性力与重力之比，用以衡量重力的影响；SN-—搅拌功率，W；d搅拌器直径，m；流体的密度，kg/m；pμ——-流体的粘度，Pa's;搅拌转速，/s;ng——重力加速度，m/s；K。系数，无因次；x，y—指数，无因次。兴，称为功率因数，则有若再令=Frrp=KoRe(2-2)在此要注意功率数与功率因数是两个完全不同的概念。从因次分析法得到搅拌功率数关系式后，可对一-定形状的搅拌器进行一系列的实验，找出各流动范围内具体的经验公式或关系算图，则可解决揽拌功率的计算问题。(二）搅拌功率的计算关于搅拌功率计算的经验公式很多，研究最多的是均相系统，并以它作为基础来研究非均相系搅拌功率的计算。1.均相系搅拌功率的计算1)Rushton算图Rushton的一Re关系曲线示于图2-2。图中纵坐标为，横坐标为Re，共有8种桨型的搅拌器在有挡板或无挡板条件下的关系曲线。由图中曲线可看出：搅拌槽中流体的流动可根据Re的大小大致分为二个区域，即层流区、过渡区和瑞流区。当Re10时，为层流区。在此区内搅拌时不会出现打旋现象，此时重力对流动儿乎没有影响，即对搅拌功率没有影响。因此，反映重力影响的F可以忽略。从图2-2还可以看出，在层流区内，不同搅拌器的中与Re在对数坐标上为一组斜率相-等的直线，其斜率为一1。所以在此区域内有K,-Φ=N,=Re式中K,——系数,无因次。于是一N- don ds = K,un d(2-3)当Re=10~10时为过渡区，此时功率因数随Re的变化不再是直线，各种搅拌器的曲1线也不大--致，这说明斜率不再是常数，它随Re而变化。当搅拌槽内无挡板并且Re>300时，液面中心处会出现旋涡，重力将影响搅拌功率，即Fr准数对功率的影响不能忽略。此1时有-(51-Re)Ng5(2-4)Fonalnal1.19
S1-IgRe经曲线变换得="52式中、%为与搅拌器型式有关的常数，无因次。其数值可从表2-2中查得。1005020101002101.00.50.20.1L215102510225102510%2102S5105Re图2-2RushtonΦ-Re关系算图1一三叶推进式，3=d.N2-三叶推进式，=d,Y3—=叶推进式，8=2d,N4—三叶推进式，8=2d.Y5一六片平直叶圆盘涡轮，N6一六片平直叶圆盘涡轮，Y7一六片弯叶圆盘涡轮，Y8-六片箭叶圆盘涡轮，Y9--八片折叶开启涡轮（45°)，Y10-双叶平柴，Y11—六叶闭式涡轮，Y12一六叶闭式涡轮（带有二叶的静止导向器）图注中：—一叶螺距，4一一搅拌器直径，Y-有挡板，N——无挡板表2-2当300<Re<10°时一些搅拌器的51、52值搅拌器型式din5520.472.618.00.372.318.0三叶推进式0.332.118.00.301.718.00.220.18.0六叶涡轮式0.301.040.00.331.040.0此时搅拌功率的计算式为N=pon(2-5)在过渡区，无挡板并且Re<300,或有挡板并且符合全挡板条件及Re>300时，流体内不会出现大的旋涡，F准数的影响可以忽略。这时搅拌功率仍可用式2-3进行计算，计算时可直接由Re准数在Rushton算图中查得值。在搅拌端流区，即Re>10时，一般均采用全挡板条件，消除了打旋现象，故重力的影响可以忽略不计。在Rushton算图中表现为：值儿乎不受Re和Fr的影响而成为一条水平直线，则中=N.=K·20
因此N= K2on'ds(2-6)式中的K,为系数，无因次。该式表明：在端流区全挡板条件下Φ=N。=K，=定值，流体的粘度对搅拌器的功率不再发生影响。采用Rushton算图计算搅拌功率是一种很简便的方法，在使用时一定要注意每条曲线的应用条件。只有符合几何相似条件，才可根据搅拌器直径d、搅拌器转速n和流体密度o、粘度值计算出搅拌Re准数，并在算图中相应浆型的功率因数曲线上查得值，再根据流动状态分别选用式2-3、式2-4、式2-5和式2-6来求得搅拌器的搅拌功率。2)永田进治公式（1)无挡板时的搅拌功率日本永田进治等人根据在无挡板直立圆槽中搅拌时“圆柱状回转区”半径的大小及浆叶所受的流体阻力进行了理论推导，并结合实验结果确定了一些系数而得出双叶搅拌器功率的计算公式P/H)(0.35+台)7- + (8+3)N.=-(sin 0)1.2(2-7)TDA = 14 +(台)[670(鲁-0.6) +185](2-8)B = 10[1.3-9(鲁-0.3)-114() ](2-9)p=1.1 +4(鲁) -2.5(鲁-0.5) -7(台)(2-10)式中A—系数；B—系数；p指数；b浆叶的宽度，m;D搅拌槽内径，m;H-槽内流体的深度，m;6-—浆叶的折叶角，对于平浆6=90°现就永用进治公式作几点讨论：7614①当6/D≤0.3时，式2-10中的第四项7与其他项相比很小，可以忽略不计，而月DI前所使用的桨式搅拌器大多都能满足这一要求，②对于高粘度流体，搅拌的Re准数较小，届于层流，式2-7中右边第一项占支配地位，第二项与其相比很小，可以忽略不计。因此式2-7可简化为NA.N=-ma-R=A(Re)-!(2-7a)该式结果与式2-3是完全一致的。③对于低粘度流体的搅拌，Re准数较大，揽拌处于端流区，此时式2-7中的第项很小，可以忽略不计，第二项中的几何参数对于一定的型都是常数，B和p值也是常数。于是式2-7可简化为N(10 + 1.2 Re0.66 gN,=a (10 12) B(2) =常数(2-7b)32式中B"—系数，无因次。.21