搅拌器实现液液分散的目的
实现液液分散,是搅拌器的主要任务之一。在液液分散的过程中,密度大的一种液体称之为重相,密度小的称之为轻相,一般情况下,我们都是通过搅拌器的搅拌,使轻相分散在重相之中,反之也可以。被分散的一种液相称之为分散相,另一种称之为连续相,另外,也有不存在连续相的情况,就是将两者打散,均匀分散。
一般情况下,我们通过搅拌器实现液液分散的目的如下:
1.增加两种液体的相界面,相界面可以简单直观的理解为两种不同物质的分界面,实现液液分散后,这个分界面会消失,使这个分界面消失的转速就称之为临界搅拌转速。分界面消失后,两种液体充分接触,生产搅拌器,接触面积更大,相界面也就更大,有利于后续反应的进行。
2.减小了分散相液滴外部扩散膜之阻力,这样就加快的分散相液滴之间的分散和凝并,更加有利于传质。
为区分叶轮排演的流向特点,根据主要排液方向将典型叶轮分成径流型和轴流型两种。平叶的桨式、涡轮式是径流型,食用油搅拌器,螺旋面叶片的螺杆式、推进式是轴流型。折叶桨则居于两者之间,一般认为它更接近于轴流型。不过这种分法是近似的,是以主要流向来分的。
搅拌雷诺数是搅拌罐内液体流动状态的一种量度。图2—2形象地表示了八平直叶涡轮和螺带式叶轮在不同雷诺数下,搅拌罐内的液体的流动状态。
对于涡轮式叶轮,若叶轮转速很低,在Re不大于10的区域,仅叶轮周围韵液体随叶轮旋转,而远离叶轮的液体是停滞的,如图中-A1所示,因而混合效果很差,混合时间也非常长,见虚线(1)。在此区内,液体的流动是层流,叶轮旋转的阻力主要是黏滞阻力。因而N与Re成反比,如曲线(2)。叶轮旋转引起的离心效应可忽略不计,排出流量,见曲线(3)。
当Re增加到大于10,涡轮式叶轮旋转所产生的离心力就不可忽视。此离心力产生了排出流量,使角动量传递到远处的液体。这样远离叶轮的液体开始流动,而使Nv- Re曲线偏离曲线(2)的延伸线。在此区内,如曲线(3)所示,曲线上升的坡度很陡,混合大为改善,但在靠近叶轮上下部分仍然出现环形的停滞流区。
当Re数增加到数百,涡轮式叶轮周围的液流变成湍流。在区域c,排出流量显著增加,曲线(3)达到了大值。在区域A和B中观察副的停滞区已消失。Re进一步增加,湍流域逐渐扩大,直至终湍流域占完全优势。因此区域c是一个层流和湍流共存的过渡区。
在无挡板时,在Re约为90的过渡流域,涡轮式叶轮的排出流达到大值;而在有挡板时,排出流量在湍流域达到大。
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