攪拌釜中的流動(dòng)與混和

1、2 攪拌釜式反應(yīng)器 - 2 2.0 主要攪拌反應(yīng)釜2.1 攪拌釜中的流動(dòng)與混和2.2 攪拌器的選型與放大2.3 攪拌功率 2.4 攪拌釜的傳熱 2.5 間歇反應(yīng)釜的工藝計(jì)算 2.6 反應(yīng)釜的熱穩(wěn)定性 12.1 攪拌釜中的流動(dòng)與混和2.1.1 混和效果的度量 2.1.2 混和機(jī)理2.1.3 提高混和效果的措施2.1.4 攪拌功率與混和效果2.1.5 混和時(shí)間 22.1.1 混和效果的度量2.1.1.1 均勻度 2.1.1.2 宏觀均勻與微觀均勻 32.1.1.1 均勻度 - 1將A、B二種流體各取體積為VA、VB置于一容器中，則其平均濃度為（體積濃度）為：（不可壓縮液體） 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間攪拌后，進(jìn)

2、行取料，測(cè)CA、CB的濃度。如果CA、CB與CA0、CB0的偏差越大，則認(rèn)為混和越不均勻。 42.1.1.1 均勻度 - 2令：或 I：均勻度。顯然，1、當(dāng)混和均勻時(shí)，I = 1 2、當(dāng)混和不均勻時(shí)，I 1，越不均勻，I值越小。如果同時(shí)在混合液中取m個(gè)樣品，測(cè)CA值，并求得I值，則混合液的平均均勻度為： 52.1.1.2 宏觀均勻與微觀均勻 - 1圖2-2中，均將A分布于B中，但微團(tuán)A的尺寸相差很大。62.1.1.2 宏觀均勻與微觀均勻 - 2宏觀均勻： 1.從設(shè)備尺度上來(lái)說(shuō)是均勻的；2.從微團(tuán)尺度上來(lái)說(shuō)，是不均勻的。 如右圖b。 如果取樣體積遠(yuǎn)大于微團(tuán)尺寸時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)： 而當(dāng)取樣體積小到與b中

3、微團(tuán)尺寸相似時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)：則我們稱之為宏觀均勻。72.1.1.2 宏觀均勻與微觀均勻 - 3 對(duì)互溶液體：在強(qiáng)烈攪拌下，可以達(dá)到微觀均勻。對(duì)不互溶液體：攪拌越強(qiáng)烈，液滴尺寸越小，但不能達(dá)到微觀均勻。 只有當(dāng)微團(tuán)消失，才能達(dá)到分子尺度上的均勻。 微觀均勻。如左圖a。 82.1.3 提高混和效果的措施 - 1消除打旋措施： a. 加擋板。板寬0.4D（即0.1D*4塊），效果較好。 b. 偏心安裝攪拌漿，破壞循環(huán)回路的對(duì)稱性。 液體作圓周運(yùn)動(dòng)， 在離心力作用下，液面在釜壁處上升，攪拌軸中心處下凹， 打旋。 2.1.3.1 消除打旋現(xiàn)象 打旋嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使空氣吸入， 使攪拌功率下降，混和效果下降，操作不

4、穩(wěn)定。 92.1.3 提高混和效果的措施 - 2使物料在導(dǎo)流筒內(nèi)形成強(qiáng)烈混和區(qū)，提高了混和效果，又消除了死角和短路。螺旋槳攪拌器：導(dǎo)流筒套在葉輪外面。渦輪式攪拌器：導(dǎo)流筒置于葉輪的上方。導(dǎo)流筒直徑：一般為0.7D 。2.1.3.2 加設(shè)導(dǎo)流筒 102.1.4 攪拌功率與混和效果 - 1 單位體積液體的功率消耗，是判斷攪拌過(guò)程進(jìn)行得好壞的重要依據(jù)。但同時(shí)，還存在一個(gè)能量的合理分配問(wèn)題。如果：宏觀混和，則較大的V、較小的H。 如果：需要快速分散成微小液團(tuán)，則V小，而H大。 要達(dá)到宏觀上的均勻，則要有足夠大的流量，即總體流動(dòng)強(qiáng)度要大。要達(dá)到小尺度上的均勻，則要提高總流動(dòng)的湍動(dòng)程度，即壓頭要大。攪拌的

5、目的：是將能量輸入到流體中，達(dá)到所需要的混和效果。112.1.4 攪拌功率與混和效果 - 2 因?yàn)?攪拌器流量 （流量 槳面積*速度）攪拌器在湍流區(qū)的功率： （ n：轉(zhuǎn)速； d：槳葉直徑； H：攪拌壓頭 m ) 同時(shí)，功率 得到 （ 2-1 ）122.1.4 攪拌功率與混和效果 - 3 在攪拌功率P一定情況下，n3d5 = Const.， 得到： n d-5/3 、d n-3/5 ，代入 （2-1）中，有： 從式（2-2）、（2-3）中，得出： 1、P一定時(shí)，d大，n小，V/H大，總體流動(dòng)強(qiáng)， 有利于宏觀混和。 2、P一定時(shí)，d小，n大，V/H小，湍動(dòng)強(qiáng)度小， 有利于小尺度上的混和。上述的推論

6、是從湍流的前提下導(dǎo)出的，故不合適于層流的操作情況。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大多數(shù)屬于湍流情況。 （2-2）（2-3）132.1.5 混和時(shí)間 tm：混和時(shí)間； VR：裝料容積； V：攪拌器的流量（泵送能力） m3/s or m3/hr。因?yàn)?V nd3 = Kv nd3 （2-5） Kv：攪拌器的流量系數(shù)在湍流區(qū)，對(duì)一定幾何形狀的槳葉，其Kv值為一常數(shù)， 見表2-1第4列。在高粘度液體的混和與攪拌中，混和時(shí)間主要決定于攪拌器的轉(zhuǎn)速。 根據(jù)研究，混和時(shí)間大致等于釜內(nèi)物料循環(huán)時(shí)間的4倍，即： （2-5）14表2-1 幾種攪拌器的C、K、Kv值攪 拌 器 形 式CKKv六葉直葉圓盤渦輪71.06.11.3六葉彎葉圓盤渦輪70.04.8/四葉直葉圓盤渦輪70.04.50.6六葉直葉渦輪70.03.01.3三葉推進(jìn)式