当插入挡板后,波面的凹陷消失,如图2-2中D1,防腐搅拌器,此时周向速度大大减低,而径向速度和轴向速度都增加,有研究表明,插入挡板后,六安搅拌器,可使垂直循环流速为无挡板时的4倍。
推进式叶轮所造成的流动状态也有层流、过渡流以至湍流等,也因Re数大小而异。轴流型叶轮的排出流方式与径流型的不同,它的流型是在轴方向有很大的排出流量,特别是罐内有挡板或导流筒后,水平回转流更弱,主要是轴向的上下循环流。轴流型叶轮与径流型叶轮相比,前者可以在消耗动力较小的情况下获得较大的循环流量。
高黏度液体的流动状态与低黏度液体是不同的。当液体处在高黏度时,多为层流流动。这时仅在叶轮的近旁才发生液体的流动,离开叶端一段距离则液体的流速就急速降低,直至仍然保持静止状态。由于Re数的降低。这时轴附近的“固体回转部”几乎不存在,而罐内流动型式和搅拌叶轮的运动轨迹有直接关系如图2-5。如锚式叶轮在层流时所造成的基本上是水平方向的回转涡流。螺杆式使流体螺旋下降(或上升)为主,加上导流筒后,就可形成筒内外的上下循环流。双螺带式能够使液体产生较复杂的四周螺旋上升再沿搅拌轴下降的流动型式。
搅拌器附件——挡板
挡板是一种重要的搅拌器附件,挡板一般是指长条形的竖向固定在罐壁上的板,主要是在湍流状态时为了消除罐中央的“圆柱状回转区”(也称打漩区,衬胶搅拌器,漩涡)而增设的,“圆柱状回转区”混合效果很差,混合时间较长,不利于搅拌过程,所以一般情况下都要设法缩小这个区域。显然挡板的安装目的就是为了消除“圆柱状回转区”,将切向流转变为径向或轴向流,同时还可以增大湍动程度,改善搅拌效果,降低搅拌载荷的波动,使功率保持稳定,提高叶轮的剪切性能,如有的悬浮聚合的搅拌器,在设有挡板时可使颗粒细而均匀。
高黏度液体混合操作通常都处于层流状态,搪玻璃搅拌器,其对应的黏度范围为1~1000Pa.s。高黏度液体在层流下操作,没有明显湍动,流体离开搅拌器后,其能量很快耗散,因此不能通过流体的翻腾来造成容积循环,往往采用直接大面积推动流体使之达到混合,常用的搅拌器有锚式、框式、螺带式、螺杆式等。锚式搅拌器结构简单应用,应用广泛,由于缺乏轴向循环流动,混合效率较低。当搅拌雷诺数大于50时,产生的两次循环流可改善混合特性。由于锚式搅拌器的形状与搅拌釜匹配,因此它的叶片扫过釜壁时,可促进物料与釜壁的热交换,并可减薄粘壁物,改善混合性能。
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