当插入挡板后,波面的凹陷消失,如图2-2中D1,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,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,搪玻璃搅拌器,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。
黏弹性流体对搅拌器的影响
黏弹性流体行为可以对搅拌器的混合作用产生巨大的负效应。黏弹性流体的典型特征是具有法向应力差、弹性回缩、应力突增(Overshoot)现象。这些特征可以显著地影响混合行为。黏弹性流体流场中力学特征明显地不同于其他流体。
对于牛顿流体,由于搅拌的离心作用,流体在搅拌器内呈漩涡状;与此相反,黏弹性流体在搅拌过程中明显的特性是具有弹性。
弹性是材料在受力形变时试图维持原来的形状或形变试图恢复原来的形状的一个特性。因此在搅拌操作中,弹性使材料试图维持原来的形状而不产生混合。黏弹性流体在运动时,总是产生垂直于剪切面的法向应力差,该法向应力差会引发二次流,促使搅拌器中的流体产生爬杆现象——Weissenberg效应,即由搅拌器叶片端部吸入流体,沿搅拌轴方向排出。
1974年,Ulblecht曾对有关圆球、圆盘和搅拌器在黏弹性流体中旋转时产生的二次流流型进行了实验研究,实验表明:球在无弹性流体中旋转时,由于惯性力使流体沿搅拌轴吸入,再在球表面由惯性抛出,形成轴向循环,然而在弹性强的黏弹性流体中,由于法向应力的存在会产生相反方向的流动,当两种力刚好平衡时,会在球表面形成一个孤立的漩涡,在此漩涡内的流体与釜内其余流体不混合。 在黏弹性流体的搅拌中,使用螺杆-导流筒、锚式、框式搅拌器,是比较合适的。
搅拌器中的底挡板和指形挡板
在之前的文章中,我们介绍过搅拌器中的竖挡板,今天我们仅对底档板和指形挡板进行介绍。
一,底挡板
顾名思义,底挡板安装在搅拌釜的底部,石河子搅拌器,如图8-3所示。它对促进固体悬浮很有效,可避免在搅拌器的底部形成固体颗粒堆积,因而一般用于搅拌固体粒子形成的悬浮液。
对于湍流操作,立式搅拌器,推荐如图8-3 (a)所示的底部小挡板,挡板的参数为:d=0.5D; b=0.lD; h1=0.05D; w=0.1D; C=0.25D; e=0.5d。对于液液分散,当分散相的密度小
于连续相时(如把油分散于水),若使用的搅拌器直径太小,则在釜壁易产生浮油;若使用的搅拌器直径太大,则在釜的中部易产生浮油。建议采用如图8-3 (b)所示的轻液挡板,可获得好的分散效果。挡板的参数为:d=0.4D; b=0.05~0.1D;Bw=0.07~0.1D; Sb=0.5d; eb=0.5d。
二,指形挡板及其他型式的挡板
指形挡板(如图8-4所示)类似手指形状,多用于安装在三叶后掠式搅拌器的搪玻璃搅拌釜中。指形挡板比板式挡板节省搅拌功率,搪瓷搅拌器,亦能起到增加液体上下循环流的作用,有时指形挡板内可通入冷却水,可对搅拌器进行换热作用。一般情况下,指形挡板的设计参数为:管外径d=D/20;指形挡板宽度Wf=0.1D;厚度X=0.04D;间距Sf=0.2D;长度Lf=0.17D;指形挡板与容器内壁间距Sb=0.1D;指形挡板与容器底距离C=0.44D;管下端突出的指形挡板长度L=0.06D。
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