槳式和渦輪式攪拌器傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式

早的攪拌罐傳熱關(guān)聯(lián)式是由Chilton于1944年提出的，對(duì)于使用單層平槳、并有碟形封頭的圓筒形攪拌罐，其被攪拌液體對(duì)罐壁和內(nèi)冷盤(pán)管的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)關(guān)聯(lián)式分別如下：

以后許多研究者改變攪拌器的形狀和相對(duì)尺寸進(jìn)行傳熱研究，提出了很多攪拌罐傳熱關(guān)聯(lián)式，由于一個(gè)關(guān)聯(lián)式只對(duì)應(yīng)于一個(gè)幾何構(gòu)形，這些關(guān)聯(lián)式不便使用。

20世紀(jì)60年代中至70年代初日本的水科篤郎和永田進(jìn)治等提出了包含多種槳型和多個(gè)尺寸參數(shù)的統(tǒng)一關(guān)聯(lián)式，如永田對(duì)于槳式和渦輪式兩種葉輪，且罐內(nèi)有擋板而無(wú)內(nèi)冷管的情況，并Re大于100。得如下關(guān)聯(lián)式：

對(duì)于罐內(nèi)無(wú)擋板而有內(nèi)冷盤(pán)管的情況，則物料對(duì)罐壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)關(guān)聯(lián)式為：

當(dāng)除去內(nèi)冷管時(shí)，則須將上式的系數(shù)由0.51改成0.54。產(chǎn)生這6%的差別是由于內(nèi)冷盤(pán)管的遮蔽效應(yīng)。

永田也得出在Re>200，2上式中包含了葉輪的多個(gè)幾何參數(shù)，如葉徑6、罐徑D、葉輪離罐底度c、葉片傾角、葉片數(shù)孔。和液高等，湛江攪拌器，大大拓寬了公式的適用范圍。

20世紀(jì)70年代，日本的佐野雄二等對(duì)于槳式、渦輪式葉輪在湍流域的場(chǎng)合，進(jìn)一步建立了罐內(nèi)液體的單位質(zhì)量攪拌功率ε與液體對(duì)罐壁和內(nèi)玲管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的聯(lián)系，得到了適用性廣、且形式更簡(jiǎn)單的關(guān)聯(lián)式：

式中，為被攪液對(duì)夾套的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)．W/(㎡.K)；c為被攪液對(duì)內(nèi)冷管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)．W／(㎡.K)；dc為內(nèi)冷管外徑．m；ε為單位質(zhì)量被攪液消耗的攪拌功率，W/kg；v為被攪液運(yùn)動(dòng)黏度.㎡/s。

式(5- 17)計(jì)算物件時(shí)須以流體的本體溫度和壁溫的算術(shù)平均值作定性溫度。

攪拌器中的攪拌容器和擋板

攪拌器中攪拌容器和擋板的作用非常重要，直接影響到攪拌效果，下面我們來(lái)看看攪拌容器和擋板的具體介紹。

攪拌容器常被稱作攪拌釜（或攪拌槽）。當(dāng)攪拌器用作反應(yīng)器時(shí)，又被稱為攪拌釜式反應(yīng)囂，有時(shí)簡(jiǎn)稱反應(yīng)釜。

釜體的結(jié)構(gòu)型式通常為立式圓筒形，其高徑比值主要依據(jù)操作時(shí)容器裝液高徑比以及裝料系數(shù)大小而定。而容器裝液高徑比又視容器內(nèi)物料性質(zhì)、攪拌特征和攪拌器層數(shù)而異，一般取1～1.3，大時(shí)可達(dá)6。釜底形狀有平底、橢圓底、錐形底等，有時(shí)亦可用方形釜。同時(shí)，槳式攪拌器，根據(jù)工藝的傳熱要求，釜體外可加夾套，并通以蒸汽、冷卻水等載熱介質(zhì)，當(dāng)傳熱面積不足時(shí)，還可在釜體內(nèi)部設(shè)置盤(pán)管等。

為了消除攪拌容器內(nèi)液體的打旋現(xiàn)象，保證攪拌器的攪拌效果，使被攪物料能夠上下軸向流動(dòng)，形成全釜的均勻混合，通常需要在攪拌容器內(nèi)加入若干塊擋板。擋板數(shù)一般在2到6塊之間，頂進(jìn)式攪拌器，視其具體情況而定。加入擋板后，攪拌器的攪拌功耗將明顯增加，且隨著擋板數(shù)的增加而增加；但在滿足全擋板條件后，再增加擋板數(shù)，攪拌功耗將不再增加。

通常，擋板寬度約為容器內(nèi)直徑的十二分之一到十分之一，在固體懸浮操作時(shí)，還可在釜底上安裝底擋板，以促進(jìn)固體的懸浮。攪拌容器中的傳熱盤(pán)管也可部分以至全部代替擋板；當(dāng)裝有垂直換熱管后，一般也可不再設(shè)置擋板。

攪拌器中的底擋板和指形擋板

在之前的文章中，我們介紹過(guò)攪拌器中的豎擋板，今天我們僅對(duì)底檔板和指形擋板進(jìn)行介紹。

一，底擋板

顧名思義，底擋板安裝在攪拌釜的底部，如圖8-3所示。它對(duì)促進(jìn)固體懸浮很有效，可避免在攪拌器的底部形成固體顆粒堆積，因而一般用于攪拌固體粒子形成的懸浮液。

對(duì)于湍流操作，推薦如圖8-3 (a)所示的底部小擋板，擋板的參數(shù)為：d=0.5D; b=0.lD; h1=0.05D; w=0.1D; C=0.25D; e=0.5d。對(duì)于液液分散，當(dāng)分散相的密度小

于連續(xù)相時(shí)（如把油分散于水），若使用的攪拌器直徑太小，則在釜壁易產(chǎn)生浮油；若使用的攪拌器直徑太大，則在釜的中部易產(chǎn)生浮油。建議采用如圖8-3 (b)所示的輕液擋板，可獲得好的分散效果。擋板的參數(shù)為：d=0.4D; b=0.05～0.1D；Bw=0.07～0.1D; Sb=0.5d; eb=0.5d。

二，指形擋板及其他型式的擋板

指形擋板（如圖8-4所示）類似手指形狀，多用于安裝在三葉后掠式攪拌器的搪玻璃攪拌釜中。指形擋板比板式擋板節(jié)省攪拌功率，亦能起到增加液體上下循環(huán)流的作用，有時(shí)指形擋板內(nèi)可通入冷卻水，可對(duì)攪拌器進(jìn)行換熱作用。一般情況下，指形擋板的設(shè)計(jì)參數(shù)為：管外徑d=D/20；指形擋板寬度Wf=0.1D;厚度X=0.04D;間距Sf=0.2D;長(zhǎng)度Lf=0.17D;指形擋板與容器內(nèi)壁間距Sb=0.1D;指形擋板與容器底距離C=0.44D;管下端突出的指形擋板長(zhǎng)度L=0.06D。

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