化工原理第四章液体搅拌课件

图4-2 （c）
化工原理第四章液体搅拌
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二．流体的流动状态
Re 103
流体达湍流状态。 若槽壁处无挡板时，由 于离心力的作用，搅拌 轴附近会形成旋涡，搅 拌器转速越大，形成的 旋涡越深，这种现象称 为“打旋”。
图4-2 （d）
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二．流体的流动状态
Re 103
槽内加挡板，抑制 “打旋”现象发生。
第四章 液体搅拌
学习目的 与要求
通过本章学习，掌握常用典型搅拌器的性能 ，以便根据搅拌目的、物料特性和工艺对混合指 标的要求，选择适宜结构形式的搅拌装置并确定 最佳的操作条件（如转速、功率等）。
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概述
搅拌
使两种或多种不同的物料达到均匀混合的 单元操作称为物料的搅拌或混合。 搅拌的目的
叶片形状
平叶(如平叶桨式、平直叶涡轮式) 折叶（如折叶桨式） 螺旋面叶（如推进式、螺带式、螺杆式等）
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二．机械搅拌器的类型
对液体黏 度适应性
适用于低中粘度的有桨式、涡轮 式、推进式（又称旋桨式）及三 叶后掠式； 适用于高粘度的大叶片、低转速 搅拌器，如锚式、框式、螺带式、 螺杆式及开启平叶涡轮式等。
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一．均相液体的混合机理
3．分子扩散 均相液体在分子尺度的均匀混合靠分子扩
散。但是槽内液体强的湍动使微团尺寸的减小， 大大加速了分子扩散。
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二．非均相物系的混合机理
对于非均相物系，为达到小尺度的宏观混 合，同样应强化湍动，使分散相尺寸尽可能减 小。
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一．搅拌器的基本流型
搅拌槽内液体进行着三维流动： 径向流 周向流 轴向流
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二．流体的流动状态
搅拌雷诺数
d 2n
Re
叶轮直径 搅拌器转速
液体密 度
液体黏度
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二．流体的流动状态
Re10
叶轮周围液体随叶 轮旋转作周向流，远离 叶轮的液体基本是静止 的，属于完全层流。
1．总体对流扩散 排出流和诱导流造成槽内液体大范围宏观
流动，并产生整个槽内液体流动循环，这种流 动称为总体流动。总体流动能使液体宏观上均 匀混合（大尺度的混合）。
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一．均相液体的混合机理
2．涡流扩散 由于射流中心与周围液体交界处的速度梯度
很大而产生强的剪切作用，对低黏度的液体形成 大量旋涡。旋涡的分裂破碎及能量传递，使微团 尺寸减小（最小尺寸可达微米级），从而达到小 尺寸的微观均匀组合。
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二．机械搅拌器的类型
工作原理
一类以涡轮式为代表，具有流量小、压 头较高的特点。平桨式、锚式、框式也 属于这一类搅拌器，但其生产的压头较 低。 一类以推进式为代表，具有流量大、压 头低的特点。螺带式，折叶桨式等也属 于此类。
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三．搅拌器的性能
几种常用搅拌器的典型尺寸比例、操作参 数（主要指转速或叶片端部周围速度）、对液 体粘度的适用范围及搅拌槽中液体的流动状况 都标注于表4-1中。
产生用来克服流动阻力的压头。压头通常用速度头
的倍数来表示。
H u2 2g
液体离开叶 轮的速度
u nd
因此压头 Hn2d2
功率
PHqn3d5
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三．搅拌槽内液体的循环量和压头
3．搅拌效果与q/H
q d 8/3 H
q n8/5 H
叶轮操作的基本原则是：当消耗相同的功率时， 若搅拌过程是以宏观混合为目的（即大循环流小 剪切），宜采用大直径、低转速的叶轮。相反， 如果要求高剪切流动（即小尺寸的微观混合）， 则宜采用小直径、高转速叶轮。
（1）使被搅拌物料各处达到均质混合状态 （2）强化传热过程 （3）强化传质过程 （4）促进化学反应
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第四章 液体搅拌
4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备
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一．搅拌设备的基本结构
搅拌设备
搅拌装置
பைடு நூலகம்搅拌器 传动机构
叶轮 搅拌轴
轴封（填料函密封和机械密封）
图4-2 （a）
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二．流体的流动状态
10R e30
液体的运动达到槽 壁，并沿槽壁有少量上 下循环流发生，此现象 为部分层流，仍为层流 范围。
图4-2 （b）
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二．流体的流动状态
30Re103
桨叶附近的液体已 出现湍流，而其外周仍 为层流，此为过渡流状 态。
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四．增强搅拌槽内液体湍动的措施
❖抑制“打旋”现象的发生 ❖设置导流筒 ❖提高搅拌器转速
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4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备 4.1.2 搅拌作用下流体的流动
4.1.3 混合机理
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一．均相液体的混合机理
槽体
搅拌槽（釜） 附件（挡板、导流筒等）
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一．搅拌设备的基本结构
1―搅拌槽；2―搅拌器； 3―搅拌轴；4―加料管； 5―电动机；6―减速机； 7―联轴节；8―轴封； 9―温度计套管；10― 挡板；11―放料阀
动画20
图4-1典型的搅拌设备
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二．机械搅拌器的类型
图4-2 （e）
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三．搅拌槽内液体的循环量和压头
1．排液量和液体的循环量 排液量 从叶轮直接排出的液体流量称为排液量。 循环量 指参与循环流动的所有液体的体积流量（包 括排出流量和诱导流量）。
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三．搅拌槽内液体的循环量和压头
2．搅拌槽内液体的压头
搅拌器叶轮旋转时既能使液体产生流动，又能
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第四章 液体搅拌
4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备 4.1.2 搅拌作用下流体的流动 4.1.3 混合机理
4.1.4 其它类型混合器（自学） 4.1.5 搅拌器的选型和发展趋势（自学）
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4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备 4.1.2 搅拌作用下流体的流动
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一．搅拌器的基本流型
搅拌槽的流动： 1.在搅拌槽内形成一个循环流动，称为总体流 动，达到大尺寸的宏观混合； 2.高速旋转的叶轮及其射流核心与周围流体产 生强剪切（或高度湍动），以实现小尺寸的均 匀混合。