液液和气液分散中搅拌器常用尺寸参数
低黏度不互溶两相体系液-液分散时,主要控制因素是液滴大小及一定的循环流动,因此对剪切作用的要求均较高,由于涡轮式搅拌器具有较高切应力和较大循环能力,所以为合适,特别是平直叶涡轮搅拌器的剪力作用比斜叶和后弯叶的剪力作用大,就更适用。常用的平直叶开式涡轮搅拌器,叶片宽度宜窄,转速较高。在湍流区全挡板条件下,平直叶开式涡轮搅拌器的参数一般取d/D=0.33,C/d=1,b/D=0.125~0.2。当雷诺数>10的4次方时机械搅拌器上下搅拌范围大可达2d。如液体黏度较大时,可用弯叶涡轮,以减少动力消耗。
对气-液分散体系,要求气体分散造成足够的相际接触面,不锈钢搅拌器,以利于对气体的吸收。主要控制因素是剪切强度,同时也要求有较高的循环量。气体吸收过程以圆盘式涡轮搅拌器合适,它的剪切作用强,五家渠搅拌器,而且在圆盘的下面可以保存一些气体,使气体的分散更平稳,反应釜搅拌器,开式涡轮搅拌器就没有这个优点。通常优先采用标准六平直叶圆盘涡轮式搅拌器,并在全挡板下操作。其常用尺寸为:d/D=0.33,C/d=1,H/D=1.25~2,雷诺数>10的4次方时,机械搅拌器上下搅拌范围为2d。当H/D≥2时,常采用多层搅拌器,相邻两层中心线距离为1.5d~3d。对生物反应器的机械搅拌式通风发酵器,为提高氧的利用率,常采用高径比为2~4,此时需采用多层搅拌器。
液液分散搅拌过程中的破碎和凝并
液液分散是不互溶液体相互搅拌所要达到的效果,对于搅拌器中的液液分散,我们之前讲过,它不是那种泾渭分明的分开,而是将一种或两种液体打散,达到你中有我,我中有你的状态,类似于饺子馅一样的状态,不过同饺子馅那种状态不同的是,不互溶液液分散中除了液体整体的破碎还有凝并过程,破碎指的就像是饺子馅那种,由整体到个体的分裂,就是大液滴到小液滴的分裂,框式搅拌器,而凝并就是小液滴之间相互碰撞合并成大的液滴。破碎和凝并是同时存在同时进行的。
一般情况下,搅拌器中不互溶液体之间的液液分散,是将其中一种液体打散,使其分散在另一种液体中,其中被打散的液体我们称其为分散相,另一种称之为连续相,在连续相中分散相液滴不断的进行着破碎和凝并,极不稳定,在搅拌器搅拌一段时间后,才有可能进入稳定状态,但是这种稳定状态并不是破碎和凝并不再进行,而是仍然在进行当中,但是达到了一种动态平衡,而这种动态的平衡,才是我们进行搅拌的目的。
在搅拌器的不同位置中,液滴的直径大小是不同的,液滴的直径大小和搅拌器的转速有关,搅拌器转速越快液滴的直径就越小,而我们追求的并不是更小的液滴直径,而是均匀的液液分散状态,因为无论液滴直径多么小,破碎和凝并都是同时进行的,而搅拌釜内液体达到均匀稳定的分散状态,才能达到我们的要求,才是搅拌的目的。
下图中体现了液滴平均直径和搅拌器转速N的关系,在下图中BC线往右是破碎区,液滴主要以破碎为主;AC线往左是悬浮区,液滴主要以悬浮为主;AB线下方是凝并区,液滴之间主要以凝并为主。在这三个区域内,液滴的破碎与凝并反应都不稳定,都不能满足我们的需求,只有达到图中的三角形阴影区内才行,这个三角形阴影区被称为稳定三角区,在这个区域内破碎与凝并发生的既频繁又能达到动态平衡,有效的提高了液体之间的传质速率,故我们应使搅拌状态保持在这个三角区之中。
搅拌器的设计思路如何确定
搅拌器在各种行业中都有较大的应用范围,其设备的出现给我们提供很大地便利,对此在其设备进行设计时,为了符合各行业的使用标准,对搅拌器的设计格外注重,可根据行业需要设计合适的搅拌器,具体思路有:
搅拌器的设计先看池子的大小,决定搅拌器的直径和个数,再看搅拌目的选择搅拌器类型和转速,这样功率就可以定下来了,之后根据选定的数据,选择轴长、轴径、机架、减速机、电机等。
上述就是搅拌器的具体思路,可根据此思路和行业的需要,设计出适合本行业的搅拌器,从而能够促进设备的使用,加快企业的生产效率。
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