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認識攪拌工藝


攪拌工藝大致有以下幾種,在生產中根據實際需要來控制攪拌形式以達到攪拌目的。
   

均相混合


    互溶液體的混合是一個均相純物理混合過程,主要控制因素是循環速率,而槳葉的剪切作用是次要的。當兩種液體粘度相差較大時,剪切的存在有利于較高粘度液體在整個容器內的分散,有利于湍流擴散的強化。常用的攪拌器有推進式、斜葉渦輪、長薄葉螺旋式、三葉后彎式等。
   

液液分散


    低粘度不互溶兩相體系液液分散時,主要控制因素是液滴大小及一定的循環流動,因此對剪切和循環作用的要求均較高,由于渦輪式攪拌器具有較高切應力和較大循環能力,所以合適。特別是平直葉渦輪攪拌器的剪力作用比斜葉和后彎葉的剪力作用大,就更適用。常用的平直葉開式渦輪攪拌器,葉片寬度宜窄,轉速較高。在湍流區全擋板條件下,攪拌器上下攪拌范圍可達2d。如液體粘度較大時,可用彎葉渦輪,以減少動力消耗。
   

固液懸浮


    固液懸浮是借助攪拌器的作用,使固體顆粒懸浮在液體中,形成固液混合物或懸浮液。均勻懸浮的主要控制因素是循環速率及湍流強度,其中容積循環速率又往往是主要的因素。固液懸浮操作以渦輪式攪拌器使用范圍廣,其中以開式渦輪好,它沒有中間圓盤不致阻礙槳葉上下的液相混合。彎葉、斜葉開式渦輪的優點更突出,它的排出性能好,槳葉不易磨損。對懸浮體系,當密度差小,且只要求懸浮物離開罐底而不必均勻懸浮時,攪拌轉速也不必太大,可用底擋板;當密度差大,并要求均勻懸浮時,攪拌轉速較高,應采用底擋板和壁擋板;如懸浮物易粘附在擋板上,可采用導流筒。對帶纖維的固體懸浮可選用后彎式渦輪攪拌器。固-液懸浮采用長薄葉螺旋槳等也是不錯的選擇。
   

氣液分散


    對氣液分散體系,要求氣體分散造成足夠的相際接觸面,以利于對氣體的吸收。主要控制因素是剪切強度,同時也要求有較高的循環量。氣體吸收過程以圓盤式渦輪合適,它的剪切作用強,而且在圓盤的下面可以保存一些氣體,使氣體的分散更平穩,開式渦輪就沒有這個優點。通常優先采用標準六平直葉圓盤渦輪式攪拌器,并在全擋板下操作。當H/D≥2時,常采用多層攪拌器,相鄰兩層中心線距離為1. 5d~3d。對生物反應器的機械攪拌式通風發酵設備,為提高氧的利用率,常采用高徑比為2~4,此時需采用多層攪拌器。
   

固體溶解


    固體溶解過程要求攪拌器有剪切流和循環能力,所以渦輪式攪拌器是合適的。推進式攪拌器循環能力大但剪切能力小,所以用于小容量的溶解過程比較合理。槳式的須借助擋板提高循環能力,一般是在容易懸浮起來的溶解操作中使用。


結晶


    結晶過程的攪拌設計是很困難的,特別是要求嚴格控制晶體大小的時候。一般是小直徑的快速攪拌,如渦輪式,適用于微粒結晶;而大直徑的慢速攪拌,如槳式,可用于大晶體的結晶過程。



分 類          編號 控制因素攪拌形式

液-液
均相混合
均相反應
稀釋

低粘流體湍流1循環流量推進式、渦輪式、三葉后略式、布魯馬金式、斜槳、平槳
高粘流體層流2

循環流
量高轉速

多層槳+擋板、多層三葉后略式+擋板
高粘流體過渡流3錨式、螺帶式、螺桿式、螺桿-導流筒式、螺帶-螺桿式
粘彈性流體4螺帶式、螺桿式、螺桿-導流筒式、螺帶-螺桿式
液-液
非均相混合
非均相反應
萃取
乳化
5

液滴大
小循環流量

渦輪式、三葉后略式、布魯馬金式、斜槳、直葉開式渦輪
6
7
8

液-液
傳熱

9

循環流
量傳熱表面更新速率

聚合反應中,必要時可加刮壁板以增強傳熱
固-液

固液懸浮
固體分散

10

循環流
量沉降速度

推進式、渦輪式、螺旋槳、斜槳
11

固體溶解
固液反應
固液洗滌

12

切應變速
率循環流量

推進式、渦輪式、螺旋槳、斜槳、三葉后略式、齒片式
13
14

結晶
凝聚

15

循環流
量低轉速
切應變速率

渦輪式、槳式、變異式
16
氣-液

加氫
氧化
發酵
曝氣

17

切應變速
率循環流量
高轉速

渦輪式、直葉、斜葉、半圓管式盤式渦輪
18
19
20

氣體脫除
傳熱

21

切應變速
率循環流量

渦輪式、推進式
22
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