搅拌桨叶的选型和设计计算

1、第二节搅拌桨叶的设计和选型、搅拌机结构与组成组成：搅拌器 电动机 减速器 容器 排料管 挡板适用物料：低粘度物料二、混合机理利用低粘度物料流动性好的特性实现混合1对流混合属强制对流。在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动, 括两种形式：（1）主体对流：搅拌器带动物料大范围的循环流动（2）涡流对流：旋涡的对流运动液体层界面强烈剪切 旋涡扩散主体对流宏观混合涡流对流对流混合速度取绝被混合 物料的湍动程度，湍动程 度* 混合速度+2、分子扩散混合液体分子间的运动微观混合作用：形成液体分子间的均匀分布对流混合可提高分子扩散混合3、剪切混合剪切混合：搅拌桨直接与物料作用，把物料

2、撕成越来越薄的薄层，达到混合的目的。 高粘度过物料混合过程，主要是剪切作用。三、混合效果的度量1、调匀度I设A B两种液体，各取体积 vA及vB置于一容器中，则容器内液体A的平均体积浓度CAO为：（理论值）经过搅拌后，在容器各处取样分析实际体积浓度CA比较CA0、CA，若各处CA0=CA 则表明搅拌均匀若各处CA0=CA 则表明搅拌尚不均匀，偏离越大，均匀程度越差。引入调匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度定义某液体的调匀度I为：（当样品中CA : CAO时）或（当样品中CA : CAO时）显然I W1若取m个样品，则该样品的平均调匀度为 当混合均匀时-I =12、混合尺度设有A B两种液体混合后

3、达到微粒均布状态。 混合尺度分设备尺度微团尺度分子尺度对上述两种状态：在设备尺度上：两者都是均匀的（宏观均匀状态） 在微团尺度上：两者具有不同的均匀度。在分子尺度上：两者都是不均匀的（当微团消失，称分子尺度的均匀或微观均匀）如取样尺寸远大于微团尺寸，则两种状态的平均调匀度接近于己于1。如取样尺寸小到与 b中微团尺寸相近时，则b状态调匀度下降，而a状态调匀度不变。 即:同一个混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化，说明单平调匀度不能反映混合物的均匀程度 四、搅拌机主要结构1、搅拌器搅拌器由电动机带动，物料按一定规律运动（主体对流），桨型不同，物料产生的流型不同。桨作用于物料，物料产生三个方向的速

4、度分量：轴向分量经向分量切向分量当：* ，桨对中安装，n + 。液体绕轴整体旋转，不利于混合。（1）旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵结构：特点：a、流型：轴流型，以轴（2）涡轮式搅拌器 相似于无壳的离心泵 组成：圆盘、轴、叶片（48）流混合为主，伴有切向流，经向 特点湍动程度不高。 流型环量大向流型用于宏观混合c、适用低粘度物料混洽，02000c p。 切向流 有两个回路较高，圆周速度 易产生“分层效0应500rpme（不适于混合含有较重固体颗33居粒悬浮液）d j= （0.20.5）D （0.33 居多）d j: L: b=20： 5： 4适合混合中低粘度的物料，W 5000cu=48m/sn

5、=10300r.p.m回路较曲折，出口速度大，湍动程度强，剪切力大，可将微团细化。(3) 桨式搅拌器当：搅拌器提供的机械能因粘性阻力而消耗湍动程度主体流动范围例：同一规格的涡轮式搅拌器，混合不同粘度的物料，混合效果差别很大。水的搅动范围为4D 当？5000c p时，其搅动范围为0.5D，离桨较远处 流体流动缓慢，甚至静止， 混合效果不佳。当？ 时，应采用D n的 桨结构：桨式搅拌器特点： 桨叶尺寸大,dj/D=0.50.8 宽度大,b : dj=0.10.25 转速低，u=1.52m/s ; n=1100 rpm 流型：径向流切向流桨叶倾斜，可产生小范围轴向流 适合低粘度物料卩 5000CP

6、当容器内液位较高时，可在同一轴上安装几个桨叶。(4) 锚删式搅拌器结构：2、搅拌容器形状：圆弧底：有利于产生流型，加速混合，没有死角，功耗低。 锥型底：有利于底部排料，流型差，底部易产生停滞现象， 均匀程度差。(2) 设计容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。(3) 容器容量及结构尺寸容器长径流比H/D搅拌容器装料量搅拌容器装满程度用装满系数n =Vg/ V根据实验H/D=13式中：V gVn =0.60.85实际盛装物料的容积容器全容积H/D=12H/D=1.7般液一固相液一液相气一液相2.5发酵容器如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态n =0.60.7 （取低值）当物料反映平稳或粘度较大

7、时n =0.80.85 ( 取高值)容器直径与高度确定方法：先初算(忽略封头容积),后较核计算直径计算：将H/D及V=V g/ n代入注:D应圆整为标准直径容器高度计算：式中:v封头部分容积注:H应圆整校核:H/D及n值是否在推荐范围内3、挡板(1) 打漩当被搅拌液料出现沿圆周做整体旋转运动时，这种流动状态叫打旋。(2) 打旋的危害 几乎不存在轴向混合，会出现分离现象。 液面下凹，有效容积降低。 当旋涡较深时，会发生从液体表面吸气现象，引起液体密度变化或机械振动。(3) 常见消除打旋的方法 偏心安装 倾斜安装 侧壁安装消除打旋最简单常用的方法是在容器内加设挡板(4) 挡板的结构与作用 结构 作

8、用： 消除打旋 将切向流改变为轴向流和径向流 增大液体的湍动程度(5) 充分挡板化实践证明：实现充分挡板化的条件为Vb 1 2万）nb 二 0 肌 d jn b式中：W b-挡板宽度液轮直径挡板数目通常：池=丄_是否所有液体搅拌机无论混合物料的粘度多大都应加设挡板？A、低粘度物料，转速较高，桨对中按装时，应加挡板，挡板紧贴内壁。B中粘度物料，挡板离开壁面安装，防止死区。C高粘度物料（卩=12000cp）流体粘度足以抑制打旋，可不加挡板4、轴封（2）填料密封特特点：密封可靠 算方低对轴无磨损 摩擦功耗小1、计影响功率的因N=f（n纟结构参拌 运动参数:物性参数:用寿命长g）：拌器结构复杂、 成本高p、卩需调找出无因次数群用 式中:.Np功率因x'e当加设挡板时，消除打旋,Y=0,Fr=1.0 =Np=k Rex对数式：logNp =logK + XIogRe以0或Np为纵坐标，以 Re为横坐标绘制功率曲线2、功率曲线（1）Re<10时，（层流区）为直线， 斜率为-1。/ logNp =logK logRe 将Np,Re代入得N=： Kn2 dj3成正比试验测得：k疋1当n 定时功率