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若將攪拌器中兩種性質不同,但互相溶解的液體一起攪拌,將發生兩種過程,首先是兩種液體被破碎成塊團(或稱溶質團、濃度斑),并彼此摻合起來,這些塊團是不規則的,塊團的尺寸隨攪拌器的攪拌而連續地減小。同時這兩種流體間的擴散將通過塊團的邊界進行,邊界處的組成先發生變化,逐漸擴展至塊團內部,終達到兩種液體的分子級的混合。若不是液體先被打碎成小塊團、形成大量接觸面的話,擴散過程進行很慢;然而若沒有擴散過程,即使攪拌器長時間連續不斷地攪拌也不能獲得分子級均一的混合物。由此可見,“破碎”和“擴散”是整個均勻混合進程中兩種不同性質的過程。前者是減小塊團的尺寸,后者是消除混合物相鄰區域之間濃度上的差異。所以這兩者需要用不同的物理量來描述。如用Danckwertz定義的分離尺寸L(Scale ofSegregation)和分離強度I(Intensity of Segregation)來描述。
豎式擋板的關鍵尺寸有擋板的通用尺寸、擋板與攪拌容器內壁的間隙、擋板在攪拌容器內的設置高度等。
1.擋板的通用尺寸
擋板寬度W一般取(1112~1/10)D;當攪拌容器直徑D≤lOOOmm時,擋板數量Z=2~4塊;當攪拌容器直徑D>lOOOmm時,Z=4~6塊,即可滿足全擋板條件。
2.擋板與攪拌容器內壁的間隙
當被攪拌液體的黏度p<lOOmPa.s(低黏度)時,擋板與攪拌容器內壁的間隙等于零;當被攪拌液體的黏度等于100~2500mPa.s(中黏度)或介質為固-液兩相時,擋板與攪拌容器內壁的間隙大于零,擋板與攪拌容器內壁的間隙的大小根據不同的攪拌器而定。
當被攪拌液體的黏度>2500mPa.s(高黏度),為避免固體粒子堆積或黏滯液體在擋板處形成死角,擋板在攪拌容器內壁應傾斜固定;擋板的傾斜方向與液體流動方向相同。
當被攪拌液體的黏度≥5000mPa.s時,一般不設擋板(因為在高黏度的液體攪拌時,有擋板反而會干擾液體的攪拌流動,降低攪拌效果)。
在槳式攪拌器中應用較多的是可拆式葉輪,即葉輪一端制出半個軸環套,兩片槳葉對開地用螺栓將軸環夾緊在攪拌軸上、當槳徑小于600mm時,可用一對螺栓固定、槳徑由700~1100mm時,可用兩對螺栓固定(見圖2-45)。當槳徑上大于1100mm時,為了傳遞扣矩可靠,在用螺桂夾緊的同時還要用一穿軸螺栓使葉輪與槳軸固定。
為了提高攪拌器葉輪的強度與剛度,可根據強度計算決定在葉輪上單側加筋或兩側加筋。從強度方面以及為了減輕槳葉重量、節約材料.合理的筋片形狀應該是短筋、變截面的型式,這種結構如圖2-46。
功率的攪拌過程以外,裝液高徑比則可考慮適當選得大一些,以避免隨攪拌容器筒體直徑的放大,攪拌器功率無謂地損耗。
(2)裝液高徑比對傳熱的影響,裝液高徑比對夾套傳熱有顯著影響。當攪拌容器容積一定時,裝液高徑比愈大,則筒體盛料部分表面積越大,夾套的傳熱面積也就越大;同時隨裝液高徑比增大,傳熱表面距筒體中心越近,則物料的溫度剃度就愈小,愈有利于提高攪拌器傳熱效果。因此從傳熱角度考慮,一般希望裝液高徑比取得大一些。