攪拌器中的流型流場介紹

攪拌器內(nèi)的流型取決于攪拌方式，攪拌器、釜、擋板等的幾何特征，流體性質(zhì)以及轉(zhuǎn)速等因素。在一般情況下，攪拌軸安裝在釜中心時，攪拌將產(chǎn)生三種基本流型：1.切向流；2.軸向流；3.徑向流。上述三種基本流型，通?？赡芡瑫r存在。其中，軸向流與徑向流對混合起主要作用，而切向流應(yīng)加以抑制，可通過加入擋板削弱切向流，以增強軸向流與徑向流。

在無擋板的攪拌容器中，攪拌器偏心安裝可以獲得較好的攪拌效果。而在大型油釜中，若采用攪拌器側(cè)面插入安裝方式，通?？色@得較好的釜內(nèi)整體循環(huán)。該場合若采用側(cè)面射流混合方式，也可得到相似的混合效果。

攪拌器內(nèi)進行的是三維流動，且流動具有隨機性，因而其流動狀況非常復(fù)雜：對這種流動的研究方法有兩種，即試驗測量方法與數(shù)值模擬法。

流場的測量通常采用畢托管法、熱線流速計法、照相法、激光多普測速儀法和圖像分析法等測速技術(shù)，可測出攪拌器內(nèi)任意點的時均速度與脈動速度。然后以描述湍 流的雷諾方程為基礎(chǔ)，加上不同的方程封閉假定與過程的簡化假定，求解雷諾方程?？蓮睦碚撋嫌嬎銛嚢韪獌?nèi)各點的速度：對釜內(nèi)各點的時均速度與脈動速度數(shù)據(jù)加以處理，可獲得攪拌釜內(nèi)的流型、速度分布、剪切速率分布、能耗速率分布等重要的流體力學特征量：

流場數(shù)值模擬測量攪拌器內(nèi)的流場的試驗裝置一般都很昂貴，且流場的測量是相當費時的，故對于攪拌器往往只能實驗地獲得局部流場信息。近年來，隨著計算機技術(shù) 的進步，用計算流體力學的方法對攪拌器內(nèi)流場進行數(shù)值模擬的研究越來越多，從高黏層藏到低黏湍流，從兩維流場到三維流場都開展了大量研究計算。目前，已能對簡單的攪拌器和流變行為簡單的液體所形成的流動場，用計算機進行模擬。

如何通過攪拌器攪拌高黏流體

工業(yè)生產(chǎn)中高黏度流體的使用日漸增多，防腐攪拌器，許多高分子聚合物都是高黏度流體，陽江攪拌器，它們很多又是非牛頓流體，在攪拌器的攪拌過程中黏度還會發(fā)生變化，因而對攪拌器的要求就更高，同時，也要求攪拌器能夠適應(yīng)黏度的變化而完成攪拌操作。

高黏流體的攪拌常泛指互溶的高黏度液體間的混合。但高黏流體攪拌在工業(yè)中也有分散、固體溶解、化學反應(yīng)等多種非均相操作。

攪拌器工作時，用攪拌器對低黏度互溶液造成湍流并不困難，但黏度達到較高水平后，由于黏滯力的影響，就只能出現(xiàn)層流狀態(tài)。尤其困難的是，這種層流也只能出現(xiàn)在攪拌器的附近，離槳葉稍遠些地方的高黏度液體仍是靜止的。這樣就很難造成液體在攪拌器內(nèi)的循環(huán)流動，即在器內(nèi)會有死區(qū)存在，對混合、分散、傳熱、反應(yīng)等各種攪拌過程十分不利。所以，高黏度液體攪拌的首要問題就是要解決流體流動與循環(huán)的問題。在這種情況下，不能靠增大攪拌器的轉(zhuǎn)速來提高攪拌器的循環(huán)流量，因為流體黏度較高時，攪拌器排出的流量很少，轉(zhuǎn)速過高還會在高黏度溶液中形成溝流，而周圍液體仍為死區(qū)。較為有效的解決辦法是設(shè)法使攪拌器推動更大范圍的流體。因此，高黏度液體的攪拌器直徑與器內(nèi)徑之比、槳葉的寬度與器內(nèi)徑之比都要求比較大，有時還要求增加攪拌器的層數(shù)，立式攪拌器，以增大攪拌范圍。

影響攪拌器輸入能量和流動場的主要因素

攪拌的過程其實就是通過攪拌器葉片的旋轉(zhuǎn)向內(nèi)容器內(nèi)的流體輸入機械能，使流體獲得合適的流動場，在流動場內(nèi)進行動量、熱量、質(zhì)量的傳遞或者同時進行化學反應(yīng)的過程。因此，流動場和輸入能量總是設(shè)計與選用攪拌器時關(guān)心的問題，具體表現(xiàn)為：不同操作目的的攪拌過程就需要不同的流動場，搪瓷攪拌器，在攪拌過程中需要提供給流體以多大的能量；而各種攪拌器在不同的操作條件下能產(chǎn)生什么樣的流動場，供給多大的能量等一系列問題。攪拌器的選型和設(shè)計其實就是針對這種需要和可能的匹配。

下面我們來看看影響流動場和輸入能量的主要因素.

影響流動場和輸入能量的主要因素有以下三種。

1.攪拌器的結(jié)構(gòu)型式，主要與釜型、攪拌器和內(nèi)構(gòu)件的形狀及數(shù)量等有關(guān)。其中攪拌器和內(nèi)構(gòu)件的搭配方式產(chǎn)生的影響非常大。例如，對于低黏度流體，用一個八平葉槳式攪拌器進行攪拌。在相同轉(zhuǎn)速下，有擋板時的輸入功率和排量分別是無擋板時的10倍和4倍。

此外，無檔板時流體的流動以水平環(huán)向流為主，而有擋板時則以軸向循環(huán)流為主。

2.攪拌器的轉(zhuǎn)速攪拌器的工作原理與泵的葉輪相同，所產(chǎn)生的壓頭與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，提高攪拌器的轉(zhuǎn)速．即可提供較大的壓頭。

3.被攪物料的特性，主要包括密度、流變行為、表面張力、相分率以及分散相尺寸等。攪拌過程的特性特別強烈地取決于物料的流變特性，如黏度等。