液體混合攪拌器

液體混合攪拌器的作用是迫使液體在攪拌容器內(nèi)部流動，以促使其中的各組分相互分散混合，攪拌器把能量加給液體迫使其流動。

液體攪拌器的作用，有以下三方面;

1. 液體混合攪拌器可以強化物質(zhì)的傳遞，增加化學(xué)反應(yīng)速度。攪拌可以使液體物料互相摻和，充分接觸，從而提高傳質(zhì)速率和反應(yīng)速率。
2. 液體混合攪拌器可以強化傳熱過程，防止局部過熱或過冷現(xiàn)場的產(chǎn)生。
3. 液體混合攪拌器可以有效地制備混合物。攪拌器可以使兩種或多種的互溶液體組成混合液，也可以使不互溶的液體達(dá)到混合均勻，也可以使液體和固體顆粒制成懸浮液和乳濁液。

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在化工生產(chǎn)中,經(jīng)常有以下幾種情況需要安裝液體混合攪拌器來實現(xiàn)。

1.均相液體混合，即把互溶液體混合。通過攪拌器盡可能達(dá)到分子規(guī)模均勻程度。如混酸配制、石油產(chǎn)品混合等

2.?非均相液體混合，即把互不相溶的兩種液體混合起來,使其中的一相以微小液滴狀均勻分散到另一相液體中去。比如在精細(xì)化工制藥和食品工業(yè)中常會碰到乳化過程,通過攪拌器,使第一液相以極小的液滴形式分散于第二液相,形成穩(wěn)定的混合物。又如溶劑萃取過程中,為了增大液液兩相間的界面,實現(xiàn)相間傳質(zhì),可通過攪拌來完成。

3.?固液混合，即讓固體顆粒在液體中懸浮。如在以固體作為催化劑的液相反應(yīng)中,用攪拌器可以防止固體沉降,提供反應(yīng)所需的固液傳質(zhì)環(huán)境。

4.氣液混合，在氧化、加氫和生物發(fā)酵等工業(yè)操作中,攪拌時,把大氣泡打碎成微小氣泡并使之均勻分散到整個液相中,以增大氣液接觸面。

5.強化液體與器壁的傳熱，為了強化流體與器壁之間的傳熱,在器壁處的流體應(yīng)有足夠的流速,使介質(zhì)和器壁面有一個較大的傳熱系數(shù),通過安裝可液體攪拌器可以達(dá)到該目的。

以上幾種情況是化工生產(chǎn)中常見的。在實際的攪拌操作過程中,常常同時要達(dá)到好幾種目的。液體混合攪拌器之所以能達(dá)到以上幾種目的是因為物料在攪拌作用下相互摻合，形成具有某種均勻程度混合的緣故。攪拌器旋轉(zhuǎn),推動液體高速流動,同時又帶動周圍液體,使全部液體在釜內(nèi)循環(huán)流動,形成宏觀上的總體流動。攪拌器有兩大功能：使液體產(chǎn)生強大的總體流動,以保證裝置內(nèi)不存在靜止區(qū),達(dá)到宏觀均勻;產(chǎn)生強大的湍動,使液體微團尺寸減小。湍流的強弱在攪拌器的選用過程中是較為重要的一個環(huán)節(jié)。因為總體流動中高速旋轉(zhuǎn)的旋渦與液體微團之間會產(chǎn)生很大的相對運動和剪切力,攪拌器選用得當(dāng),攪拌效果越好時,液團分割得就越細(xì)小,使得混合的組分之間接觸面不斷增大,分子擴散速率增加,混合物的分離強度下降,也即混合效果越好。

在選用液體混合攪拌器時,可按需攪拌的料液粘度及攪拌目的來選型。

一，按攪拌料液粘度選型

就攪拌料液的物性來看,粘度對攪拌效果的好壞是一個很重要的因素。

低粘度料液混合時的流動形式是湍流,運動時高速旋轉(zhuǎn)的旋渦尺寸越小,對液體微團的破碎作用越大,混合效果就越好。應(yīng)選用直徑小,高轉(zhuǎn)速攪拌器。性能優(yōu)劣依次為:推進式攪拌器>渦輪式攪拌器>槳式攪拌器。

反之,高粘度料液混合時的流動形式通常是層流。由于料液高粘度這一特性,使得攪拌時不能像低粘度料液那樣依靠慣性力,因此攪拌葉輪直徑與反應(yīng)釜直徑之比應(yīng)盡量大,所以應(yīng)先選擇錨式攪拌器和框式攪拌器,也可選螺帶式攪拌器。

二，根據(jù)?攪拌目的對液體混合攪拌器選型

1.?均相液體混合，均相低粘度液體混合流動狀態(tài)為湍流,即循環(huán)流量起決定性因素。按此特點選擇的攪拌器依次為:推進式攪拌器>渦輪式攪拌器>槳式攪拌器。

2.非均相液體混合，為了使其中一相以盡可能小的液滴狀均勻分散到另一相中去,就要求液體被攪拌時有較大的剪切力和循環(huán)流量,以此來選擇的優(yōu)劣依次為:渦輪式攪拌器>推進式攪拌器>槳式攪拌器。

3.?固液混合，固液混合要求讓固體懸浮于液體中需要容積循環(huán)好。如固體比重與液體比重差小時,可選用推進式攪拌器。因為此類攪拌器為軸流型,循環(huán)速率高。當(dāng)固體比重與液體比重差大時,則應(yīng)選用開啟式渦輪攪拌器,此類攪拌器工作時會把沉降的固體顆粒浮起來而推進式攪拌器則正好相反。

4．?氣液混合，與液液互不相溶混合相似,在剪切力作用下盡可能將大氣泡打碎成小氣泡以增大接觸面積使之均勻分散至液相,剪切力起決定作用,應(yīng)優(yōu)先選用渦輪式攪拌器,又以平直葉圓盤渦輪攪拌器最為合適。因為此液體攪拌器中間的圓盤可將氣泡(一般由容器底部通入)壓至其下,而后均勻分散至液相,避免了氣泡直接由攪拌軸短路。

5．?強化液體與器壁的傳熱，此類操作的總體循環(huán)流量和換熱面積上的高速流動起主要作用,可優(yōu)先選用渦輪式攪拌器。

綜上所述，化工工藝設(shè)計中在選用液體攪拌器時,首先要分析攪拌的目的,再結(jié)合所需攪拌的物料的物性綜合考慮,按各類攪拌器的特性進行選用。

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