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)無擋板而有內(nèi)冷盤管的情況，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)，反應(yīng)釜攪拌器，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。

螺帶式攪拌器之?dāng)嚢枞~為一定寬度及一定螺距之螺旋帶。螺旋帶方面有多條的也有單條的，可根據(jù)需要靈活配置。螺帶之外廓近于釜體內(nèi)壁，這樣可以更好的防止物料粘合在內(nèi)壁上，螺帶之旋轉(zhuǎn)方向通常是螺帶旋轉(zhuǎn)時(shí)沿釜體的內(nèi)壁上升。攪拌器的螺帶寬度一般不大，但長度相對(duì)于其它型式的攪拌器而言，一般卻要更長。如對(duì)強(qiáng)度及耐腐蝕性上無特殊要求，多用扁鋼進(jìn)行加工制造，扁鋼的寬在12至300mm，厚在4至60mm，一般的螺帶都不會(huì)超過這個(gè)范圍，不過成型方面相對(duì)較為困難，如果結(jié)構(gòu)上比較特殊，也可以采用圓鋼制成螺帶，圓鋼的直徑一般為5至250mm，部分對(duì)精度要求較高的螺帶還會(huì)采用冷拉圓鋼。

黏彈性流體兼有黏性液體與彈性固體的特性，能在變形后呈現(xiàn)彈性恢復(fù)，具有與非依時(shí)性和依時(shí)性這兩類非牛頓流體的黏性效應(yīng)。聚合物熔體和溶液是典型的黏彈性流體，在定態(tài)剪切下表現(xiàn)出前述純黏性非牛頓流體的特性，而當(dāng)剪切發(fā)生變化（包括擴(kuò)大、收縮流和非定態(tài)流動(dòng)）時(shí)則表現(xiàn)出彈性。黏彈性流體具有以下特異流動(dòng)行為。

(1)爬桿效應(yīng)（Weissenberg效應(yīng)），用攪拌器攪拌黏彈性流體時(shí)，轉(zhuǎn)軸處的液面沿軸上升，離軸較遠(yuǎn)處的液面下降。這一行為與牛頓流體正好相反。為此在設(shè)計(jì)流體黏彈性較強(qiáng)的攪拌器時(shí)，應(yīng)選擇合適的攪拌器。否則，會(huì)因爬桿效應(yīng)使流體全部包裹在攪拌器上，與攪拌軸同步旋轉(zhuǎn)，白城攪拌器，從而使混合和傳熱等過程均不能正常進(jìn)行。

(2)膨脹效應(yīng)（Barus效應(yīng)），黏彈性流體從圓管或小孔中流出時(shí)有射流膨脹現(xiàn)象，不銹鋼攪拌器，此時(shí)流出液的大直徑dmax可達(dá)圓管內(nèi)徑d的2～3倍。黏彈性流體的膨脹程度與所流經(jīng)的圓管長度有關(guān)，圓管越長，膨脹程度越??；而當(dāng)圓管充分長時(shí)，膨脹比B (B=dmax/d)會(huì)達(dá)到一定值。膨脹比在聚合物加工中是一重要現(xiàn)象，通過測量膨脹比可獲得法向應(yīng)力差的信息。

(3)記憶現(xiàn)象（又稱彈性滯后），施加壓力梯度使黏彈性流體在管內(nèi)流動(dòng)；當(dāng)突然移去壓力梯度，化工攪拌器，黏彈性流體將反向移動(dòng)一段距離后才停止。

(4)反向次流，在液體中插入一旋轉(zhuǎn)圓盤，形成的主流是切向流，同時(shí)在轉(zhuǎn)盤下方形成軸向次流。在牛頓流體中，次流的方向是軸中心處流體向上而四周流體向下；黏彈性流體則相反，軸心處流體向下而容器四周的流體向上運(yùn)動(dòng)。反向次流對(duì)攪拌器的攪拌、傳質(zhì)等操作是一個(gè)重要的影響因素。