固液悬浮是借助搅拌器的作用,使固体颗粒悬浮在液体中,形成固液混合物或悬浮液。均匀悬浮的主要控制因素是循环速率及湍流强度,其中容积循环速率又往往是主要的因素。固液悬浮操作以涡轮式搅拌器使用范围,其中以开启式涡轮好,它没有中间圆盘,不致阻碍桨叶上下的液相混合。弯叶、斜叶开式涡轮的优点更突出,它的排出性能好,桨叶不易磨损,用于固液悬浮操作更合适。通常采用宽叶的开启式四斜叶涡轮式搅拌器,容器底为锥形时,其尺寸为:df/D=0.4~0.5,C/d=0.5,H/D=1;碟形时d/D=0.4。如固液密度差较小时,也可采用标准的开启式四斜叶涡轮式搅拌器;若含固量很高,且固液密度差较小时,可采用平桨;若混合液黏度低于0.4Pa.s,特别是0.1Pa.s以下,固液密度差小,含固量低,可用推进式,并在湍流区全挡板条件下操作,其参数可取d/D=0.33, C/d=1,H/D=1。对悬浮体系,当密度差小,且只要求悬浮物离开罐底而不必均匀悬浮时,搅拌转.速也不必太大,可用底挡板;当密度差大,并要求均匀悬浮时,搅拌转速较高,应采用底挡板和壁挡板;如悬浮物易黏附在挡板上,可采用导流筒。对带纤维的固体悬浮可选用后弯式涡轮搅拌器。固液悬浮采用长薄叶螺旋桨等也是不错的选择。
在搅拌器的搅拌过程中,我们常用均一化时间θm来定量地表示混合速率。均一化时间θm的定义是:将两种完全互溶,但其物理或化学性质(如电导率、颜色、温度、折光率等)有差异的流体通过搅拌使之达到规定混合程度所需的时间。由于测量混合时间的种种条件以及所要求达到的终均匀程度是人为确定的,故θm的数值仅在相同的测试条件下有相互比较的价值。
在对比不同搅拌叶轮的混合速率时常用无量纲混合时间,即混合时间数Tm:
Tm=θmN
Tm的物理意义为:达到规定混合,搅拌器叶轮所需的转数。Tm值越低,则表明该叶轮的混合速率越高。
在湍流混合时,各种叶轮的Tm为一常数;而在高黏度液体的层流搅拌时,对于那些适合于高黏度液体混合的叶轮,如螺带式或螺杆式叶轮等则Tm亦为一常数;然而对于一些不适合高黏度液体混合的叶轮来说,例如用d/D=0.5左右的盘式涡轮在层流下混合高黏度液体时,由于罐内有混合死角,不能求得确切的均一化时间θm,故也不能算得Tm值。
在所有叶轮中片式叶轮使用的转速,通常其转建为500至3000r/min.相当于叶端线速度15至30m/s。在低黏度液体的场合,叶径与罐径之比为0.25 -0.35.随黏度的增加,叶径增大,但d/D没有超过0.5的,齿片式叶轮外周的锯齿状叶片的高速旋转使之具有高的剪切力,投入能量的75%在叶片近旁以剪切的形式消耗掉。
用齿片式叶轮时,一般不安装挡板。特别当处理密度小的、浮于液面的粉末时,更以无挡板为好。有时对于低黏度液体,为防止旋涡过高而使液体溢 出罐外,或防止向液体中卷入气体,亦可使用挡板。还有,当液体黏度很高时,若不能产生全罐范围内的流动,则可采用与锚式叶轮进行组合的方法。
使用齿片式叶轮时投入的能量密度较高,这些能量全部变成热量使罐内温度上升。因此若所处理的液体不允许温度上升的场合,必须用夹套进行冷却。
齿片式叶轮的应用领域有:液-液分散体系,如树脂的混合;固-液体系,如使高岭土、黏土、氯化钙和颜料等达到高度分散。该叶轮的黏度适用范围为小于50Pa.s。
容器强度按GB 150《钢制压力容器》中有关规定进行设计计算。不带夹套时,承受内压的筒体和封头,只需按内压容器设计筒体及封头的壁厚。带有夹套时,则应考虑可能出现的危险工况来设计内简体和封头的壁厚,即分别按承受内压和外压进行设计,并取二者中较大值,只有在确保任何时候内、外压都同时存在时,才允许用压差来计算内筒体和下封头的壁厚。
以上信息由专业从事酯化釜搅拌器的中拓鼎承于2025/8/15 16:53:53发布
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