錨、框式攪拌器的種類和構(gòu)造

對(duì)于某些高黏度流體的攪拌來說，錨、框式攪拌器是非常關(guān)鍵的。

為了增大攪拌范圍和帶走罐壁上的殘留物或液層，錨式與框式攪拌器的外廓要接近攪拌罐的內(nèi)壁．其底部的形狀為適應(yīng)罐底的輪廓也有橢圓、錐形等。為了增大對(duì)高黏度物料的攪拌范圍以及提高葉輪的剛性，還常常要在錨式及框式攪拌器上增加一些立葉和橫粱，這樣使得錨式與框式攪拌器的結(jié)構(gòu)形狀出現(xiàn)多種多樣。為了照顧制造上的條件，槳葉外廓與罐壁的間隙取15-40mm之間。

錨式、框式攪拌器與攪拌軸的連接方式類似于槳式，即葉輪與攪拌軸連接的一端制成半圓狀的軸環(huán)，然后兩側(cè)葉片的兩個(gè)半圓環(huán)用螺栓在攪拌軸上夾緊，同時(shí)用穿軸螺栓來固定葉片與攪拌軸（見圖2-59）。由于葉輪的外廓尺寸大，為便于裝拆，葉片之間多數(shù)是用螺栓連接，只有小型的才用鑄造或焊接，葉輪以扁鋼、角鋼制造居多，為了提高攪拌器葉輪的強(qiáng)度，也可采用加筋的葉輪（參見圖2-59和圖2-60）。

搪玻璃攪拌罐中的錨式葉輪多是用鋼制圓管或扁管焊接而成，其外壁搪玻璃(見圖2-61)。

錨式、框式葉輪的通用尺寸為槳寬與槳徑之比，槳的高度與槳徑之比通常為0.5—1.O。槳上增加立葉與橫梁時(shí)，須考慮不致妨礙工藝上的測(cè)溫要求等，攪拌器立葉與橫梁的寬度可取與葉片寬度同值。

螺桿式攪拌器:螺桿攪拌器適合于高黏度介質(zhì)的攪拌，具有一個(gè)或多個(gè)葉片，葉片螺距與攪拌器直徑相等。與螺帶式不同，它保證了中心部分流體的流動(dòng)，但近壁處流體的流動(dòng)狀況較差。攪拌器直徑d與容器內(nèi)直徑D之比為0.3。螺桿常與螺帶組合在一個(gè)軸上，稱為螺帶-螺桿式攪拌器，這時(shí)螺桿直徑可適當(dāng)增加，其比值可到d/D=0.5。螺桿與螺帶的螺旋方向相反，螺桿推動(dòng)液體向下，螺帶推動(dòng)液體向上，造成液體的全罐混合均勻。螺桿式攪拌器還可以和導(dǎo)流筒組成攪拌系統(tǒng)，該組合式攪拌器在層流區(qū)和過渡流區(qū)都有很高的混合效率，適用于隨反應(yīng)進(jìn)行，物料黏度逐漸增大，由過渡流至層流的溶液聚合等反應(yīng)。當(dāng)熱負(fù)荷較大時(shí)，導(dǎo)流筒筒壁可通入換熱介質(zhì)，增加換熱面積。

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)，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，單螺帶攪拌器生意興隆，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。

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