槳式和渦輪式攪拌器傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式

早的攪拌罐傳熱關(guān)聯(lián)式是由Chilton于1944年提出的，對(duì)于使用單層平槳、并有碟形封頭的圓筒形攪拌罐，其被攪拌液體對(duì)罐壁和內(nèi)冷盤(pán)管的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)關(guān)聯(lián)式分別如下：

以后許多研究者改變攪拌器的形狀和相對(duì)尺寸進(jìn)行傳熱研究，提出了很多攪拌罐傳熱關(guān)聯(lián)式，由于一個(gè)關(guān)聯(lián)式只對(duì)應(yīng)于一個(gè)幾何構(gòu)形，這些關(guān)聯(lián)式不便使用。

20世紀(jì)60年代中至70年代初日本的水科篤郎和永田進(jìn)治等提出了包含多種槳型和多個(gè)尺寸參數(shù)的統(tǒng)一關(guān)聯(lián)式，如永田對(duì)于槳式和渦輪式兩種葉輪，且罐內(nèi)有擋板而無(wú)內(nèi)冷管的情況，并Re大于100。得如下關(guān)聯(lián)式：

對(duì)于罐內(nèi)無(wú)擋板而有內(nèi)冷盤(pán)管的情況，則物料對(duì)罐壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)關(guān)聯(lián)式為：

當(dāng)除去內(nèi)冷管時(shí)，則須將上式的系數(shù)由0.51改成0.54。產(chǎn)生這6%的差別是由于內(nèi)冷盤(pán)管的遮蔽效應(yīng)。

永田也得出在Re>200，2上式中包含了葉輪的多個(gè)幾何參數(shù)，如葉徑6、罐徑D、葉輪離罐底度c、葉片傾角、葉片數(shù)孔。和液高等，大大拓寬了公式的適用范圍。

20世紀(jì)70年代，日本的佐野雄二等對(duì)于槳式、渦輪式葉輪在湍流域的場(chǎng)合，進(jìn)一步建立了罐內(nèi)液體的單位質(zhì)量攪拌功率ε與液體對(duì)罐壁和內(nèi)玲管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的聯(lián)系，得到了適用性廣、且形式更簡(jiǎn)單的關(guān)聯(lián)式：

式中，為被攪液對(duì)夾套的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)．W/(㎡.K)；c為被攪液對(duì)內(nèi)冷管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)．W／(㎡.K)；dc為內(nèi)冷管外徑．m；ε為單位質(zhì)量被攪液消耗的攪拌功率，W/kg；v為被攪液運(yùn)動(dòng)黏度.㎡/s。

式(5- 17)計(jì)算物件時(shí)須以流體的本體溫度和壁溫的算術(shù)平均值作定性溫度。

適用于固液懸浮的攪拌器結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸

固液懸浮是借助攪拌器的作用，使固體顆粒懸浮在液體中，形成固液混合物或懸浮液。均勻懸浮的主要控制因素是循環(huán)速率及湍流強(qiáng)度，其中容積循環(huán)速率又往往是的因素。固液懸浮操作以渦輪式攪拌器使用范圍，其中以開(kāi)啟式渦輪，它沒(méi)有中間圓盤(pán)，三亞攪拌器，不致阻礙槳葉上下的液相混合。彎葉、斜葉開(kāi)式渦輪的優(yōu)點(diǎn)更突出，它的排出性能好，槳葉不易磨損，碳鋼攪拌器，用于固液懸浮操作更合適。通常采用寬葉的開(kāi)啟式四斜葉渦輪式攪拌器，容器底為錐形時(shí)，其尺寸為：df/D=0.4～0.5，C/d=0.5，H/D=1；碟形時(shí)d/D=0.4。如固液密度差較小時(shí)，也可采用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)啟式四斜葉渦輪式攪拌器；若含固量很高，且固液密度差較小時(shí)，可采用平槳；若混合液黏度低于0.4Pa.s，特別是0.1Pa.s以下，固液密度差小，含固量低，可用推進(jìn)式，并在湍流區(qū)全擋板條件下操作，其參數(shù)可取d/D=0.33， C/d=1，H/D=1。對(duì)懸浮體系，當(dāng)密度差小，且只要求懸浮物離開(kāi)罐底而不必均勻懸浮時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)．速也不必太大，可用底擋板；當(dāng)密度差大，并要求均勻懸浮時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速較高，應(yīng)采用底擋板和壁擋板；如懸浮物易黏附在擋板上，可采用導(dǎo)流筒。對(duì)帶纖維的固體懸浮可選用后彎式渦輪攪拌器。固液懸浮采用長(zhǎng)薄葉螺旋槳等也是不錯(cuò)的選擇。

對(duì)于固體懸浮，其攪拌難度取決于懸浮粒子的沉降速度。懸浮程度與顆粒的沉降速度成反比，即攪拌轉(zhuǎn)速愈高，直徑愈大，顆粒的沉降速度愈小，獲得的攪拌程度愈高。

推進(jìn)式攪拌器性能參數(shù)

常用尺寸：d/D=0.2至0.5（以0.33居多），脫硫攪拌器，s/d=1、2。

葉片數(shù)目：2、3、4（以三葉式居多）。

轉(zhuǎn)速：常用運(yùn)轉(zhuǎn)速度n=10至500r/min，葉端線速度v＝3至15m/s，高轉(zhuǎn)速可達(dá)1750r/min，高葉端線速度為25m/s。

常用介質(zhì)粘度范圍：2000mpa.s。如轉(zhuǎn)速在500r/min以下，所能適應(yīng)的物料高黏度可達(dá)5乘10四次方mpa.s。

推進(jìn)式攪拌器的優(yōu)缺點(diǎn)

典型軸流槳，適合低黏度流體的混合、傳熱、循環(huán)、粒子懸浮、溶解等。

優(yōu)點(diǎn)：低剪切、強(qiáng)循環(huán)、低能耗；

缺點(diǎn)：高速運(yùn)行、細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)需帶中間軸承或底軸承，整體澆鑄葉輪，不宜在大型裝置中獨(dú)立使用，不過(guò)在大型攪拌器中卻可以以側(cè)入式批量應(yīng)用。