高黏度流体搅拌装置设计
高黏度流体的搅拌装置设计,一直是搅拌混合领域中一个很重要的课题。
在专家们用多种叶轮对高黏度牛顿流体以及非牛顿流体的混合进行了试验后发现,一个高效的高黏度液体搅拌装置,至少具备两个条件:1.叶轮能提供强有力的剪切,这是减小浓度斑尺寸即分离尺寸的必要条件,只有浓度斑足够小,才能产生大面积的界面,促进分子扩散,从而快速达到分子级的混合效果,例如螺带式叶轮和锚式叶轮,通常其d/D都在0.9/0,97左右,即都是所谓近壁型叶轮,在叶轮端部与罐壁之间会产生强烈的剪切,在此消耗了搅拌功率的90%左右。2.由于高剪切区总是只占有罐体积的一小部分,因此只有叶轮能使液体在罐内进行快速的循环,使高剪切区和低剪切区的液体快速交换,才能使全罐快速地达到均匀混合。
长久以来,业内存在这样一种观点,对于近壁型搅拌器,其剪切总是足够的,决定搅拌器混合能力的是叶轮的循环能力,并且还认为要达到全罐均匀混合,液体至少要在罐内循环三次。因此,哪种叶轮能以最短时间完成三次循环,那一种叶轮便是混合速率最快的叶轮。这一结论,长时间以来被应用在搅拌装置的设计中。然而近年来一些具有复杂传动机构的高效搅拌器,如在回转的同时进行上、下移动的复动搅拌器和使叶轮往复摆动的往复式搅拌器等,此类搅拌器会产生速度脉动,此类速度脉动,我们可以将其理解为液体在一定方向上的周期性的较为激烈的变化,事实证明速度脉动对于促进混合有很大作用。速度脉动原来是湍流操作特有的现象,然而,复动式搅拌器和往复式搅拌器以其上、下往复运动或正、反转运动,在高黏度液体中产生了强的速度脉动,从而获得了高的混合效率。因此可以将剪切、循环和速度脉动归结为高效快速混合的二要素。这二要素是开发新型高效高黏度液体搅拌装置的依据。

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