拌裝置中的攪拌體系分析

今天我們來分享一下攪拌器放大過程中的攪拌體系分析。通常來說，攪拌器的攪拌體系中某一點的狀態(tài)可以通過一系列狀態(tài)變量來表示。如溫度、壓力、流速、濃度等。作為一種基本方法，一個復雜的體系常?？梢苑纸獬蓭讉€簡單的子體系進行實驗和分析，從而使所獲得的基本數據更有表征的價值，如在小試和模試中通常將反應和傳遞因素進行單獨研究。但是被分離的變量之間常常存在互動和耦合效應，所以中試時經常將它們重新合并研究。如果兩個子體系之間的連接是單方向的（比如i到j，丹東攪拌器，j體系的輸入=i體系的輸出），則兩個體系通常是獨立的。對于兩個變量是明顯互相耦合在一起的，要避免將它們分離研究，或必須研究它們之間的耦合效應。舉例來說，可以將一個復雜的化工過程分成進料段、反應段和后處理段進行分離研究，其中攪拌器的反應器往往是復雜的單元器，但難以再繼續(xù)細分。

當體系確定，輸入變量、輸出變量、作用參數等隨之可以確定。比如，輸入變量可以包括進料中的化學組成和純度等。輸出變量可以包括流出物的化學組成，流出速率等。作用參數包括進料速率、催化劑類型、反應器進口溫度、反應器進口壓力、再循環(huán)流率等。當完成對子體系的定義后，需要對單個子體系進行研究，即小試研究。當小試完成后，需要考慮放大到模試。在模試階段，除了考慮與小試過程同樣關心的變量——轉化率外，還要考慮副反應問題、熱力學平衡、物理性質、化學平衡、熱傳遞、相間和相內的質量傳遞、流體或固體的流動等。

錨式攪拌器

錨式攪拌器結構簡單，如圖5-7所示。它適用于黏度在1Pa.s以下的流體攪拌，成品罐攪拌器，當流體黏度在1～10Pa.s時，可在錨式攪拌器中間加一橫槳葉，即為框式攪拌器，以增加容器中部的混合。錨式攪拌器的一般參數為：槳葉直徑d與容器內直徑D之比為0. 9～0. 98，葉端速度為1～5m/s。錨式或框式攪拌器的混合效果并不理想，只適用于對混合要求不太高的場合。由于錨式攪拌器在容器壁附近流速比其他攪拌器大，能得到較大的表面?zhèn)鳠嵯禂担食Ｓ糜趥鳠?、晶析操作。也常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當攪拌黏度大于10Pa.s的流體時，應采用螺帶式或螺桿式攪拌器。

錨式、框式葉輪機械攪拌器屬于同一類，這些葉輪的槳徑對罐徑之比d/D較大，機械攪拌器通常在低速下運行，在攪拌低黏度液體時不產生大的剪切力，因此它不適用于液-液和氣-液分散，另一方面，這些葉輪在罐內移動的流量大，水平回轉流占支配地位，不具有良好的混合均一性，然而在罐壁附近的流速比其他葉輪大。能得到大的傳熱膜系數，故常用于傳熱，晶析操作。另外，由于其葉徑較大，且與罐底貼近，也常用它來攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。還有它也常用于高黏度流體的攪拌，然而隨流體黏度的，罐內的流動減少，由傳動裝置傳入的能量作為葉輪和流體的摩擦（剪切）消耗掉的比例增大。從攪拌效果看，立式攪拌器，在葉片近旁有液體的交換，而在軸附近則存在幾乎不起攪拌作用的部分，使用如圖2-12的變形框式葉輪，可使情況改善，然而仍不能全部解決問題。要使高黏度流體完全流動非要用螺帶式葉輪機械攪拌器那樣具有強制液體進行擠出流動的葉輪。

槳式攪拌器的結構和制造

漿式是結構簡單也是常用的一種攪拌器型式。葉輪一般用扁鋼制作，鑄造葉輪現在已很少用。小型葉輪為簡單化，常將葉輪焊在輪轂上，形成一個整體，然后用鍵、止動螺釘將輪轂連接在攪拌軸上(見圖2-44)。

在槳式攪拌器中應用較多的是可拆式葉輪，不銹鋼攪拌器，即葉輪一端制出半個軸環(huán)套，兩片槳葉對開地用螺栓將軸環(huán)夾緊在攪拌軸上、當槳徑小于600mm時，可用一對螺栓固定、槳徑由700~1100mm時，可用兩對螺栓固定（見圖2-45）。當槳徑上大于1100mm時，為了傳遞扣矩可靠，在用螺桂夾緊的同時還要用一穿軸螺栓使葉輪與槳軸固定。

為了提高攪拌器葉輪的強度與剛度，可根據強度計算決定在葉輪上單側加筋或兩側加筋.