搅拌桨叶的选型和设计计算

_一、搅拌机结构与组成减减速器容器排料管组成：搅拌器减速器排料管容器挡板适用物料：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、对流混合液体的流动，属强制对流。包括两种形式： (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宏观混合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一I+I+……+II=12mm_AAABB则容器内液体A的平均体积浓度CA0为：VAV+VAB (理论值)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：CI=ACA0 (当样品中CA<CA0时)或I=AA0 (当样品中CA>CA0时)显然I≤1若取m个样品，则该样品的平均调匀度为_2、混合尺度AAABB(a)(b)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__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度分量：轴向分量经向分量 (1)旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵结构：b、循环量大，适用于宏观混合c、适用低粘度物料混合，≤_(2)涡轮式搅拌器相似于无壳的离心泵叶片(4~8)__①流型：径向流型伴有轴向流切向流②有两个回路③易产生“分层效应”(不适于混合含有较重固体颗④dj=(0.2~0.5)D(0.33居多)⑤适合混合中低粘度的物料，≤5000cu4~8m/s⑥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。∴当时，应采用Dn结构：__桨式搅拌器特点：①桨叶尺寸大,dj/D=0.5~0.8宽度大,b：dj=0.1~0.25②转速低,u=1.5~2m/s;n=1~100rpm切向流桨叶倾斜，可产生小范围轴向流⑤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：液—液相气—液相_圆弧底圆弧底：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①容器长径流比H/DDDH②搅拌容器装料量搅拌容器装满程度用装满系数η表示式中:Vg实际盛装物料的容积4_V容器全容积η=0.6~0.85如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态η=0.6~0.7(取低值)当物料反映平稳或粘度较大时η=0.8~0.85(取高值)③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:HV=D2H=D344D将H/D及V=Vg/η代入4VgD=3n(H/D)注:D应圆整为标准直径容器高度计算:4式中:v封头部分容积__注:H应圆整校核:H/D及η值是否在推荐范围内 (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①几乎不存在轴向混合，会出现分离现象。，有效容积降低。③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①①偏心安装②倾斜安装__③側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__结构作用：①消除打旋②将切向流改变为轴向流和径向流③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djbW1通常：b=dj10dj—液轮直径nb—挡板数目b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(μ=12000cp)流体粘度足以抑制打旋，可不加挡板(1)填料密封①结构简单②成本低③对轴磨损大④摩擦功耗大⑤需经常调解(2)机械密封①密封可靠②对轴无磨损③摩擦功耗小④使用寿命长⑤无需调整⑥结构复杂_搅拌器__五、功率计算计算方法影响功率的因素：__物性参数：ρ、μ找出无因次数群Fyer式中：φ—功率因素YFr=1.∴φ=Np=kRex对数式：logNp=logK+XlogRe以φ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=Kn2dj3试验测得：k≈1当n一定时功率与μ.dj3