搅拌器中的三种基本流型
搅拌器的流型与搅拌效果、搅拌功率的关系十分密切,搅拌器的改进和新型搅拌器的开发往往从流型着手。釜内的流型主要取决于搅拌方式、搅拌器、容器形状、挡板等几何特征,以及流体性质、转速等因素。对于工业上应用多的立式圆筒搅拌器顶插式中心安装,搅拌将产生三种基本流型。
(1)径向流流体的流动方向垂直于主轴沿径向流动,碰到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流动,再回到叶端,不穿过叶片形成上、下两个循环流动,见图5-2 (a)。搅拌器的圆盘是产生径向流的主要原因。
(2)轴向流流体的流动方向平行于主轴,不锈钢搅拌器,流体由桨叶推动,使流体向下流动,碰到器底再翻上,搅拌器生产,形成上下循环流,见图5-2(b)。轴向流的产生是由于流体对旋转叶片产生的升力的反作用力引起的。
(3)切向流无挡板的容器内,流体绕轴作旋转运动,流速高时。液体表面会形成漩涡,如图5—2(c)所示。此时流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小,混合效果很差。
上述三种流型通常可能在搅拌器中同时存在,其中轴向流与径向流对混合起主要作用,而切向流应如以抑制。采用挡板可削弱切向流,增强轴向流和径向流作用。
搅拌器在制药领域的应用
随着搅拌器在制药领域的重要性越来越大,其应用就越来越广泛,但是搅拌器在制药领域的应用要十分谨慎,如果搅拌器的形式和运动方式出现错误的配置,不仅仅会使得搅拌效果不达标,还容易产生其它化学反应,不但容易发生工业生产事故,严重时还可能造成人身伤害。
下面我们仅对制药领域中常用的搅拌器及工况进行一番简短的叙述:
1.结晶是制药领域常用到的一种反应,是通过搅拌器来实现的,这个过程很复杂,铜仁搅拌器,不同的晶体对搅拌器就有着截然不同的要求,一一阐述不太现实,不过一般情况下,我们可以跟结晶所需晶体的大小来选择搅拌器,所需晶体如果比较大,可以采用锚、框式搅拌器,转速介乎于20到60转每分钟即可;如果所需晶体小,就可以使用推进式搅拌器,转速方面浮动较大,要根据情况进行设定。
2.在制药领域里的铁粉还原反应也经常用到搅拌器,多为框式搅拌器,框式搅拌器可以使搅拌物质之间能够更加充分的接触,转速方面一般维持在60转每分钟。
3.硝化反应是在有机分子中加入硝基的一种化学反应,也常用于制药领域,硝化反应中,我们的搅拌目的是使反应物成乳化状态,并且使乳化物和混酸充分接触,在硝化过程中,搅拌器的转速要均匀,不能过快或过慢,反应罐搅拌器,甚至是突然停止,因为那样容易产生安全事故,严重时甚至会。
4,环合反应中对搅拌器的转速要求非常快,因为环合反应的速度本身就非常快,几乎是瞬间完成的,环合反应中多采用推进式搅拌器,转速多维持在300转每分钟,待环合物固体生成后,对搅拌器的速度影响很大,这时应当停止转动,静待反应完成后,再根据情况进行下一步处理。
三叶推进式搅拌器的优缺点:
典型轴流桨,适合低黏度流体的混合、传热、循环、粒子悬浮、溶解等
优点:低剪切、强循环、低能耗
缺点:高速运行、细长轴时需带中间轴承或底轴承,整体浇铸叶轮,不宜在大型装置中使用
应用实例:一个直径为2900mm,容积为33平方米的氢化液贮槽,内含1%雷尼镍催化剂,搅拌的目的是防止催化剂沉淀以便氢化液的输送。实践证明,一个直径为600mm的三叶推进式搅拌器在250r/min下运转,在全挡板条件下完全可以满足工艺要求,而所需的电动机功率仅为3kW,但搅拌轴需要中间轴承,易磨损。
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