8种搅拌器搅拌特性的实验研究

8种搅拌器搅拌特性的实验研究
刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
化工机械 CHEMICAL ENGINEERING & MACHINERY 2005,32(5) 11次
参考文献(2条) 1.王凯;冯连芳 混合设备设计 2000
2.徐世艾;冯连芳 搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合时间[期刊论文]-高校化学工程学报 2000(04)
第３２卷第５期
化工机械
２５９
８种搅拌器搅拌特性的实验研究
胡锡文＋ 林兴华 刘海洋
（浙江大学）
陈卫中 （浙江医药股份有限公司新昌制药厂）
摘要在西３７５ｍｍ的搅拌釜内，对８种搅拌器进行实验，考察了搅拌器桨型、转速及密度等操作因素
对各种搅拌器的搅拌功率和搅拌时间的影响。研究表明，综合考虑单位体积的搅拌功率和混合时间，所
ＨＵ×ｉｗｅｎｌ，ＬｌＮ Ｘｉｎｇｈｕａｌ，ＬＩＵ Ｈａｉｙａｎ９１，ＣＨＥＮ ＷｅｉｚｈＯｎ９２ （肌咖ｌ喈‰觇ｒｓ蚵，舶ｎｇ矾Ｄｕ，３１００２７，劢驴。增，现讥口；
瓜耽＾Ⅱ增ｍ８珊口础‘￡如口ｆ几ｃ幻可，铂咖口增肌如讯ｅ ｃｏ￡耐，施ｎｃ＾Ⅱｎｇ，３１２５００，秭咖口昭，吼轨口）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｆ ｅｉｇｈｔ ｍｉｘｅｒｓ ｉｎ ａ咖３７５ ｍｍ ｍｉｘｉｎｇ ｔａｎｋ，ｔｈｅ ｉｎｎｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐ·
ＫｅｙｗＯｒｄＳ Ｍｊｘｅｒ，Ｐｏｗｅｒ Ｎｕｍｂｅｒ，Ｍｉｘｉｎｇ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
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2008(2)
9.王乐勤.杜红霞.吴大转.戴维平 多层桨式搅拌罐内混合过程的数值模拟[期刊论文]-工程热物理学报 2007(3) 10.王平玲.沈惠平.陈小洪 一种高效节能型轴流式搅拌桨功率曲线测定及分析[期刊论文]-机械设计与制造
参考文 献
ｌ徐世艾，冯连芳．搅拌釜中自浮颗粒三相体系的混合 时间．高校化学工程学报，２０００，１４（４）：３２８—３３３
２王凯，冯连芳．混合设备设计．北京：机械工业出版社，
２０００
（收稿日期：２００４－１１－３０）
Ｅｘｐｅ ｒＩｍｅｎｔａｌ ｌｎＶｅＳｔｉｇａｔｉＯｎＳ Ｏｎ ｔｈｅ Ｍｉｘｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅ ｒＩｓｔｉｃｓ Ｏｆ Ｅｌｇｈｔ Ｍｉｘｅｒｓ
图１ 实验装置
ｌ——搅拌槽；
２——光电传感器；
３——扭矩传感器；
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４——可调速电机；
５——动态电阻应变仪；６——整型电路；
７——温度传感器；
８——计算机
１．２测试方法
密度普通密度计
粘度ＶＴ５００哈克粘度计
搅拌转速光电式转速传感器
搅拌功率应变式扭矩传感器
混合时间 采用温差法蓼１５定混合时间。
实验时，在液面一固定位置处瞬间加入固定
万方数据
索引
常色
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量、固定温度的热水，然后通过釜中不同位置的温
度传感器来检测温度的变化，判断混合进行的程
度。各点温度随时问的变化是一条拖尾曲线如图
２所示。以ａ、ｂ、ｅ ３点温度之间的温度差为３％
｝胡锡文，男，１９７８年１月生，硕士研究生。浙江省杭州市，３１００２７。
万方数据
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化工机械
时，作为达到搅拌要求时的混合时间。图中的ＡＢ 段就是笔者测量的混合时间。
本文读者也读过(10条) 1. 陈志希.谢明辉.周国忠.虞培清.王抚华.CHEN Zhi-xi.XIE Ming-hui.ZHOU Guo-zhong.YU Pei-qing.WANG Fuhua 24种搅拌器的功率曲线[期刊论文]-化学工程2010,38(3) 2. 杨洪顺.宋吉昌.冷涛田.李庆领.YANG Hong-shun.SONG Ji-chang.LENNG Tao-tian.LI Qing-ling 筒式搅拌器的 设计与性能研究[期刊论文]-青岛科技大学学报（自然科学版）2008,29(2) 3. 谢明辉.周国忠.虞培清.XIE Ming-hui.ZHOU Guo-zhong.YU Pei-qing 桨式搅拌器功率准数三种取得方法的对比 [期刊论文]-化学工程2010,38(10) 4. 赵越超.杨洪顺.郝敏 一种新式搅拌器的设计与实验研究[期刊论文]-化工装备技术2008,29(4) 5. 搅拌器设计的一般程序[期刊论文]-化学工业与工程2009,26(5) 6. 郭武辉.潘家祯.GUO Wu-hui.PAN Jia-zhen 计算流体力学用于搅拌器流场研究及结构设计[期刊论文]-化学工程 2009,37(9) 7. 陈登丰.CHEN Deng-feng 搅拌器和搅拌容器的发展[期刊论文]-压力容器2008,25(2) 8. 陈明义.曾庆军.CHEN Ming-yi.ZENG Qing-jun 筒式搅拌器开发及性能研究[期刊论文]-化学工程2011,39(3) 9. 韩丹.李龙.程云山.徐峰 叶轮式搅拌器的研究进展[期刊论文]-合成橡胶工业2005,28(1) 10. 刘静.向群.王能勤.Liu Jing.Xiang Qun.Wang Nengqin 新型穿流式搅拌器的搅拌机理分析及实验研究[期刊论 文]-西南交通大学学报1999,34(3)
实验装置如图１。搅拌釜是直径为西３７５ｍｍ 的椭圆底有机玻璃釜，ａ、ｂ、ｃ ３点温度计分别位于 釜底、液面高的一半及液面下５０ｍｍ处。单层搅 拌器实验时液位高３７５ｍｍ，即液位高与釜径比为 １：１；二层组合桨实验时，液位高为４１２ｍｍ，与釜 径比为１．１：１。实验介质分别为清水、食盐水和 麦汁。本文主要介绍用清水时的实验情况。
引证文献(13条)
1.李涛.陈海龙.杨广志.李庆领 行星轮式搅拌器的实验与数值模拟[期刊论文]-兰州理工大学学报 2011(6) 2.马力强.陈清如 煤泥调浆技术与设备的研究现状及进展[期刊论文]-煤炭科学技术 2011(4) 3.陈志希.谢明辉.周国忠.虞培清.王抚华 24种搅拌器的功率曲线[期刊论文]-化学工程 2010(3) 4.费叶琦.刘英.李佳.王长勤 快换式搅拌设备控制系统的设计[期刊论文]-林业机械与木工设备 2009(12) 5.宋吉昌.李庆领.杨洪顺 行星轮式搅拌器及其性能分析[期刊论文]-化工机械 2009(4) 6.何雄志.吴大转 基于有限元法的搅拌轴转子动力学分析[期刊论文]-轻工机械 2009(4) 7.陈芳星.章序文.徐静安.何建铧.兰建华.李育炜 浆叶对固液混合效果的影响[期刊论文]-化工装备技术 2009(2) 8.杨洪顺.宋吉昌.冷涛田.李庆领 筒式搅拌器的设计与性能研究[期刊论文]-青岛科技大学学报（自然科学版）
》 宣
趋
幽 神
２００５年
图２ 混合时间曲线图 光电传感器获得的基准信号经过整型电路变 换成矩形的基准信号；扭矩传感器的信号经动态 电阻应变仪变换与放大的信号以及温度传感器得 到的温度信号等都经ＡＤ采集卡的数模转换后输 入计算机处理，进行实时测量、显示和存储数据。 １．３搅拌器的构造与尺寸 主要从搅拌器的桨型、桨叶数与釜径比ｄ／Ｄ （表１）等方面考察其功耗和混合特性等。其尺寸 比例取自目前生产上常用的比例，结构形状如图 ３所示。六直叶圆盘涡轮为径流型，其余为轴流 型。具有很大剪切力的六直叶圆盘涡轮用于该物 料的搅拌是不合适的，这里主要为测量其功率准 数Ⅳｐ值，用于和标准实验进行比较。ｓＴＮＣ桨和 ＨｕＭ桨为国外装置的搅拌器，其余为国内设备常 用桨型。上下二层桨为笔者提出的组合桨，二层 组合桨可改变其高径比，缩少简体直径，有利于换 热面积的布置等优点。
ｆｏ珊ｓ ｅｍｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ
ａｎｄ ｒｏｔａｒｙ ｓｐｅｅｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｅｒｓ， ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｐｏｗｅｒ
ａｎｄ ｍｉｘｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｅｒｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｅｍｃｉｅｎｃｙ ｎｕｍｂｅｒ Ｃ。ｏｆ ｔｈｅ
提出的二层组合桨的混合效率数ｃ。最小，混合效率最高。
关键词 搅拌器 功率准数混合效率
中图分类号 ＴＱ０５１．７
文献标识码 Ａ
文章编号０２５４—６０９４（２００５）０５ｍ２５９ＪＤ４
固液悬浮是机械搅拌技术中最常见的单元操 作之一，应用的搅拌器有径向流的，也有轴向流型 的。本文研究的物料为含固量约１０％的悬浮液， 其密度为１．０５５ｋｇ／ｍ３，粘度为２７．５ｍＰａ·ｓ。搅拌 要求固体均匀悬浮，罐外壁有加热夹套，搅拌时物 料温度分布均匀，搅拌的剪切作用要小，且简体内 不宜设置挡板。为此，选择了六直叶圆盘涡轮、 ４５。斜桨以及ＭＩＧ型的搅拌器共８种进行比较实 验。其中ＭＩＧ型搅拌器属于斜叶桨的改型，在 ４５。斜桨的前端增加一个与主桨倾斜９００的小斜 叶，经搅拌轴的旋转，在釜内形成中心液流向上， 周边液流向下的轴向循环流。本文用实验的方 法，对８种搅拌器的功率消耗、混合时间和混合特 性等进行研究比较。在此基础上，取悬浮液麦汁 进行了搅拌特性的比较，从而选择最佳的搅拌器 应用于工业生产中。 １ 实验 １．１ 实验装置
万方数据
图４ 六直叶圆盘涡轮的功率准数 考虑到其他搅拌器的Ⅳｐ较小，和六叶圆盘 的Ⅳｐ相差太大，其他搅拌器的Ⅳｐ—Ｒｅ曲线如图５ 所示，各搅拌器在湍流时的功率准数见表２。
万方数据
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化工机械
２００５年
型搅拌器的搅拌功率明显小于径流型。 ３．２ ＨｕＭ桨的ｄ／Ｄ最大，而功率消耗反而最 小，这是由于搅拌桨叶上开孔，既增加搅拌效果又 降低搅拌功率。 ３．３当采用搅拌器的综合性能指标即混合效率 数Ｃ。进行评价时，笔者提出的二层组合桨的设计 是一种很好的选择。具有提高混合效率，减少占 地面积及降低设备投资等优点。
ｔｗｏ—ｌａｙｅｒ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｂｌａｄｅｓ ｗａｓ ｌｅａｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｍｉｘｉｎｇ ｅｆ６ｃｉｅｎｃｙ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉＶｅ ｃｏｎ－
ｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｍｉｘｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｎ ａ ｕｎｉｔ Ｖｏｌｕｍｅ．
表ｌ搅拌桨结构参数
图３搅拌桨结构 ２ 实验结果与分析 ２．１ 搅拌器的功率准数
搅拌功率准数Ⅳｐ是衡量釜内流体搅拌程度 和流动状态的重要指标，同时也反映了搅拌操作 所需的能量消耗。经扭矩传感器测量搅拌器功 率，再换算成功率准数。其定义为：
Ⅳｐ＝Ｐ／（ｐｎ３扩） 式中Ｐ——功率，ｗ；
ｐ——介质密度，ｋｇ／ｍ３； ｎ——转速，ｒ／ｓ； ｄ——搅拌器直径，ｍ。 六直叶圆盘涡轮搅拌器的Ⅳｐ．Ｒｅ曲线如图４ 所示。