攪拌器中的流型流場(chǎng)介紹

攪拌器內(nèi)的流型取決于攪拌方式，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?？赡芡瑫r(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，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(chǎng)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(cè)量方法與數(shù)值模擬法。

流場(chǎng)的測(cè)量通常采用畢托管法、熱線流速計(jì)法、照相法、激光多普測(cè)速儀法和圖像分析法等測(cè)速技術(shù)，氧化鋅攪拌器誠心誠立，可測(cè)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(chǎng)數(shù)值模擬測(cè)量攪拌器內(nèi)的流場(chǎng)的試驗(yàn)裝置一般都很昂貴，且流場(chǎng)的測(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)到三維流場(chǎng)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(chǎng)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。

罐中液體的循環(huán)流動(dòng)是達(dá)到物料混合所的流動(dòng)狀態(tài)，而湍流擴(kuò)散、剪切流又是某些攪拌過程快速進(jìn)行達(dá)到攪拌目的所需要的。雖然某種合適的流動(dòng)狀態(tài)也要靠攪拌罐及其他附件來共同造成，但是葉輪的形狀與運(yùn)轉(zhuǎn)情況仍可以說是決定罐內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的基本的因素。

各種攪拌葉輪形狀按攪拌器的運(yùn)動(dòng)方向與葉輪表面的角度可分為三類，即平葉、折葉和螺旋面葉。槳式、渦輪式、錨式、框式等的葉輪都是平葉或折葉，而推進(jìn)式、螺桿式、螺帶式的葉輪則為螺旋面葉?！　∑饺~的槳面與運(yùn)動(dòng)方向垂直，即運(yùn)動(dòng)方向與槳面法線方向一致。折葉的槳面與運(yùn)動(dòng)方向成一個(gè)傾斜角度；一般這個(gè)傾斜角度為45或60度等。螺旋面葉是連續(xù)的螺旋面成其中一部分，葉片曲面與運(yùn)動(dòng)方向的角度逐漸變化，如推進(jìn)式葉片的根部曲面與運(yùn)動(dòng)方向一般可為40-70度，而其葉端的曲面與運(yùn)動(dòng)方向的角度較小，一般為17度左右?！　∮捎谄饺~的運(yùn)動(dòng)方向與槳面垂直，所以當(dāng)葉輪低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液體的主要流動(dòng)為水平環(huán)向的流動(dòng)。

當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速增大時(shí)，液體的徑向流動(dòng)就漸漸增大。葉輪轉(zhuǎn)速愈高，由平葉排出的徑向流愈強(qiáng)。但只靠葉輪本身，它造成的軸向流動(dòng)還是很弱的。折葉由于槳面與運(yùn)動(dòng)方向成一定傾斜角，所以在葉輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，除有水平環(huán)流外，還有軸向分流。在葉輪轉(zhuǎn)速增大時(shí)，還有漸漸增大的徑向流。螺旋面可以看成是許多折葉的組合，這些折葉的角度逐漸變化，所以螺旋面的流向也有水平環(huán)向流、徑向流和軸向流，其中軸向流量大。

螺帶式攪拌器:螺帶式攪拌器的葉片是用帶鋼卷成螺旋狀焊接在軸上制成。它適用于中、高黏度（可達(dá)數(shù)千泊）的攪拌，有較好的上下循環(huán)性能。螺帶式攪拌器有單螺帶、雙螺帶、內(nèi)-外螺帶、螺帶-螺桿等多種型式。螺帶式攪拌器與攪拌容器壁的間隙、螺距、頭數(shù)以及帶寬等都對(duì)混合效率有影響。應(yīng)用在高黏度流體時(shí)，由于錨式攪拌器幾乎不產(chǎn)生上下流動(dòng)，在容器中心處混合效果較差，且流體黏度越高，這種缺點(diǎn)越明顯。而螺帶式攪拌器產(chǎn)生的是以上下循環(huán)流為主的流動(dòng)，所以整個(gè)容器內(nèi)的混合效果比較好。對(duì)于錐型攪拌器，還可作成錐型的螺帶-螺桿式攪拌器，攪拌效果很好。