化工攪拌器中低粘度互溶液體攪拌

黏度是流體的一種屬性。流體在管路中流動(dòng)時(shí)，有層流、過渡流、湍流三種狀態(tài)，化工攪拌器中同樣也存在這三種流動(dòng)狀態(tài)，而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的黏度。在攪拌過程中，一般認(rèn)為黏度大于50Pa.s的為高黏度流體，在此以下則統(tǒng)稱為低黏度，有時(shí)將黏度在5～50Pa.s范圍內(nèi)的液體稱為中黏度流體。

低黏度互溶液體的攪拌是兩種及兩種以上互溶液體在攪拌作用下，任意一點(diǎn)的濃度、密度、溫度以及其他物理狀態(tài)達(dá)到均勻的過程，通常又稱為混勻過程，它是攪拌器工作中基本的一種攪拌工況。有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)其屬于均相攪拌的特點(diǎn)，也稱其為調(diào)和或調(diào)勻。

低黏度互溶液體攪拌過程的主要特征是不存在傳遞過程的相界面。對(duì)于一個(gè)純物理混合過程，低黏度互溶液體的混合屬于容易完成的過程。但如果混合過程伴有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，則往往會(huì)使過程復(fù)雜化，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對(duì)混合時(shí)間有比較嚴(yán)格的要求，以避免發(fā)生一些不希望的副反應(yīng)；二是大多有反應(yīng)熱的導(dǎo)出或熱量的導(dǎo)入，從而增加了混合過程的控制難度。

低黏度互溶液體的攪拌操作一般都是在湍流狀態(tài)下進(jìn)行的。因而這一過程就具有較強(qiáng)的主體擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散和分子擴(kuò)散，在宏觀混合的過程同時(shí)伴有很強(qiáng)的微觀混合過程。為達(dá)到攪拌液體的混合均勻狀態(tài)，低黏度互溶液體的攪拌首先要求提供足夠的循環(huán)量，避免在器內(nèi)出現(xiàn)死區(qū)，使所有攪拌液體都能產(chǎn)生快速對(duì)流循環(huán)運(yùn)動(dòng)。其次，還要求化工攪拌器造成的液體湍流強(qiáng)度或剪切速度要大，尤其是當(dāng)兩種液體黏度相差比較大時(shí)，剪切的存在將有利于高黏度液體在器中的分散，有利于湍流擴(kuò)散的強(qiáng)化。此外，當(dāng)需要混勻的兩種液體數(shù)量相差較大時(shí)，少量液體的加料位置是很重要的，理想的位置是葉輪區(qū)，或是在葉輪吸入口附近，以保證進(jìn)料能很快通過葉輪，促使攪拌液體很快達(dá)到濃度均化。

高速機(jī)械攪拌器的轉(zhuǎn)速控制

對(duì)于經(jīng)常需要攪拌不同物料的用戶來說，調(diào)節(jié)池?cái)嚢杵?，能夠?qū)C(jī)械攪拌器的轉(zhuǎn)速靈活控制非常重要，因?yàn)閿嚢杵鞯霓D(zhuǎn)速靈活，可調(diào)整范圍大，其可以攪拌的物料的種類就越多，適應(yīng)的工況就越廣。

一般來說，在機(jī)械攪拌器生產(chǎn)中我們常常采用電磁調(diào)速、變頻調(diào)速這兩種辦法來解決攪拌器的調(diào)速問題，由于牽扯到復(fù)雜的調(diào)速工作原理，我們?cè)诖瞬蛔髟矸矫娴臄⑹?，因?yàn)槲覀冊(cè)谑褂脭嚢杵鞯倪^程中也無需知道其內(nèi)部的復(fù)雜工作原理，我們只需要知道哪種調(diào)速方式更適合我們即可。

1.電磁調(diào)速，德宏傣族景頗族自治州攪拌器，適用于中低功率的機(jī)械攪拌器中，如果攪拌器的功率較大，需另外加裝啟動(dòng)裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定，價(jià)格低廉，方便維護(hù)，調(diào)速范圍大，可以調(diào)整轉(zhuǎn)矩。缺點(diǎn)是：1.容易受到環(huán)境的影響，惡劣的工作環(huán)境下盡量限制采用；2.沒有的控制功能，往往需要加裝控制器和制動(dòng)裝置；3.節(jié)電性能較差，并且沒有電路保護(hù)功能。

2.變頻調(diào)速，適用范圍更廣，這體現(xiàn)在兩方面，一方面是功率的適應(yīng)上，低功率到大功率的機(jī)械攪拌器都可以應(yīng)用這種調(diào)速方式，并且這種調(diào)速的加速較為平穩(wěn)，不會(huì)對(duì)電路造成沖擊；另一方面體現(xiàn)在對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)上，變頻調(diào)速采用全數(shù)字控制，幾乎不受環(huán)境影響。不僅變頻調(diào)速的適應(yīng)性更廣，并且對(duì)電路的保護(hù)和控制裝置也更為完善，但是缺點(diǎn)是造價(jià)略高，會(huì)提高整臺(tái)機(jī)械攪拌器的成本。關(guān)于速度的控制，下圖非常具有代表性，可能對(duì)您有所幫助。下圖中不但提到了轉(zhuǎn)速還有部分選型內(nèi)容。

攪拌器中的流型流場介紹

攪拌器內(nèi)的流型取決于攪拌方式，精細(xì)攪拌器，攪拌器、釜、擋板等的幾何特征，流體性質(zhì)以及轉(zhuǎn)速等因素。在一般情況下，攪拌軸安裝在釜中心時(shí)，攪拌將產(chǎn)生三種基本流型：1.切向流；2.軸向流；3.徑向流。上述三種基本流型，通常可能同時(shí)存在。其中，軸向流與徑向流對(duì)混合起主要作用，而切向流應(yīng)加以抑制，不銹鋼攪拌器，可通過加入擋板削弱切向流，以增強(qiáng)軸向流與徑向流。

在無擋板的攪拌容器中，攪拌器偏心安裝可以獲得較好的攪拌效果。而在大型油釜中，若采用攪拌器側(cè)面插入安裝方式，通?？色@得較好的釜內(nèi)整體循環(huán)。該場合若采用側(cè)面射流混合方式，也可得到相似的混合效果。

攪拌器內(nèi)進(jìn)行的是三維流動(dòng)，且流動(dòng)具有隨機(jī)性，因而其流動(dòng)狀況非常復(fù)雜：對(duì)這種流動(dòng)的研究方法有兩種，即試驗(yàn)測量方法與數(shù)值模擬法。

流場的測量通常采用畢托管法、熱線流速計(jì)法、照相法、激光多普測速儀法和圖像分析法等測速技術(shù)，可測出攪拌器內(nèi)任意點(diǎn)的時(shí)均速度與脈動(dòng)速度。然后以描述湍 流的雷諾方程為基礎(chǔ)，加上不同的方程封閉假定與過程的簡化假定，求解雷諾方程?？蓮睦碚撋嫌?jì)算攪拌釜內(nèi)各點(diǎn)的速度：對(duì)釜內(nèi)各點(diǎn)的時(shí)均速度與脈動(dòng)速度數(shù)據(jù)加以處理，可獲得攪拌釜內(nèi)的流型、速度分布、剪切速率分布、能耗速率分布等重要的流體力學(xué)特征量：

流場數(shù)值模擬測量攪拌器內(nèi)的流場的試驗(yàn)裝置一般都很昂貴，且流場的測量是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的，故對(duì)于攪拌器往往只能實(shí)驗(yàn)地獲得局部流場信息。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 的進(jìn)步，用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)攪拌器內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬的研究越來越多，從高黏層藏到低黏湍流，從兩維流場到三維流場都開展了大量研究計(jì)算。目前，已能對(duì)簡單的攪拌器和流變行為簡單的液體所形成的流動(dòng)場，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。