搅拌器及其选型

小直径高转速搅拌机的选型及使用

目前在SW中国的几个工厂使用最多的搅拌设备是小直径高转速搅拌机。其中尤其以涡轮式搅拌器（齿式叶片）为主，推进式搅拌器（桨状叶片）为辅，其他形式的叶片就更少了。现仅以前二种搅拌机为例，互相学习探讨一下相关的问题。

一、搅拌

搅拌是使釜（或槽）内物料形成某种特定方式的运动（通常为循环流动）。

搅拌注重的是釜内物料的运动方式和剧烈程度，以及这种运动状况对于给定过程的适应性。

二．小直径高转速搅拌机1.种类：

（1）。推进式搅拌器

（2）。涡轮式搅拌器

(1)推进式搅拌器（旋桨式搅拌器）

其叶轮直径较小，通常仅为釜直径的0.2~0.5倍，但转速较高，可达

100~500r/min。

叶片端部的圆周速度较大，可达5~15m/s。

工作原理：

工作时，推进式搅拌器如同一台无外壳的轴流泵，高速旋转的叶轮使液体作轴向和切向运动。

液体的轴向分速度使液体沿轴向向下流动，流至釜底时再沿釜壁折回，并重新返回旋桨入口，从而形成如图3-3所示的总体循环流动，起到混合液体的作用。

液体的切向分速度使液体在容器内作圆周运动，这种圆周运动使釜中心处的液面下凹，釜壁处的液面上升，从而使釜的有效容积减小。下凹严重时桨叶的中心甚至会吸入空气，便搅拌效果急剧下降。

当釜内物料为液-液或液-固多相体系时，圆周运动还会使物料出现分层现象，

起着与混合相反的作用，故应采取措施抑制釜内物料的圆周运动。

推进式搅拌器的特点是液体循环量较大，但产生的湍动程度不高，常用于低黏度( <2Pa·s)液体的反应、混合、传热以及固液比较小的溶解和悬浮等过程。

(2)涡轮式搅拌器（齿状叶片为例）

该搅拌器有多种型式。大部分盘状叶片都属此类（如齿状叶片）其叶轮直径亦较小，通常也仅为釜径的0.2~0.5倍，转速可达10 ~ 500 r/min，叶端圆周速度可达4~ 10m/s。

工作原理

工作时，涡轮式搅拌器如同一台无外壳的离心泵，高速旋转的叶轮使釜内液体产生切向和径向运动。

沿叶轮半径方向高速流出的液体推动釜内液体流向釜壁，遇阻后分别形成上、下两条回路重新流回搅拌器入口，从而形成如图3-5所示的总体循环流动。流出液体切向分速度会使釜内液体产生圆周运动，应采取措施予以抑制。

与推进式搅拌器相比，此类搅拌器所产生的总体循环流动的回路更为曲折，且由于出口流速较高，因而叶端附近的液体湍动更为强烈，从而产生较大

的剪切力。

涡轮式搅拌器不仅能产生较大的液体循环量，而且可对桨叶外缘附近的液体产生较强的剪切作用，常用于黏度小于50Pa·s的液体的反应、混合、传热以及固体在液体中的溶解、悬浮和气体分散等过程。

但对于易分层物料，如含有较重颗粒的悬浮液，此类搅拌器则不适用。

三、搅拌过程的强化

1、提高搅拌器的转速

2、打旋现象及其消除

1、提高搅拌器的转速

对于特定的搅拌器，叶轮旋转所产生的压头与转速的平方成正比，因此适当提高转速可提高叶轮旋转所产生的压头，亦即可向液体提供更多的能量，从而提高搅拌效果。（但是，对于变频调速的搅拌机，在工频50Hz以下，随着转速的增加，转矩不变，电机的输出功率会增加，对应电流会增大；

对于在工频50Hz以上运行时，随着转速的增加，电机的输出功率不变，

转矩减少，会出现堵车烧毁马达的现象。特别需要注意的是，对于一般的

防爆电机长时间在低转速下运转，会由于马达自身散热不良而使得定子绝缘下降从而影响电机的使用寿命）；

2、打旋现象及其消除

(1)打旋现象

(2)打旋现象对搅拌的影响

(3)打旋现象的消除方法

(1)打旋现象（简单的可以理解为液体只沿着容器内壁做打转，做圆周运动）若搅拌器安装于釜的中心，且釜内壁光滑并无其他构件，则旋转的叶轮可使排出的液体具有一定的切向分速度，从而产生圆周运动。

若液体为低黏度液体，且叶轮转速足够高，则液体会在离心力的作用下涌向釜壁，并沿釜壁上升，而釜中心处的液面将下凹，结果形成了一个漏斗形的旋涡，且叶轮的转速越大，旋涡的下凹深度就越深，这种现象称为打旋。(2)打旋现象对搅拌的影响

在搅拌操作中，若发生打旋现象，搅拌效果就会急剧下降。

打旋严重时，甚至会使全部液体仅随叶轮旋转，而各层液体之间几乎不发生轴向混合。

对于固-液悬浮体系，打旋还会促进体系产生分层或分离，使其中的固体颗粒被甩至釜壁而沉陷于釜底。

当旋涡下凹至一定深度并使叶轮中心部位暴露于空气中时，叶轮便会吸入空气，从而引起液体的表观密度下降，此时搅拌功率显著减小，搅拌效果显著降低。

打旋还会造成搅拌功率不稳定，从而加剧搅拌器的振动和搅拌轴的磨损，甚至使其无法工作。

为强化搅拌操作，提高搅拌效果，必须抑制打旋现象。

(3)打旋现象的消除方法

①设计方面：a).设置挡板 ; b).偏心安装 ; c).设置导流筒

②使用方面：

a). 控制最小搅拌量；搅拌釜内物料的多少是产生打旋现象的一个重要因素，应该针对不同规格的搅拌机，制定严格的最小生产量，禁止低于最小搅拌量长时间高速运转。少量高速长时间运转不仅搅拌效果达不到要求，而且对设备本身也有危害，曾经我们的一家公司的一个平台上的叶片出现过裂纹的现象；

b). 控制搅拌速度；搅拌速度是产生打旋现象的另一个重要因素。对于刚投少量料的时候，不宜启用过快的搅拌速度，对于在一边投料（特别是密度较高的粉料时），应该将转速先将转速降下来，低速搅拌一会儿在逐渐升到设定的高速；严禁搅拌机在无物料的情况下高速搅拌；

c). 一次投料情况：投料情况对搅拌效果和搅拌设备会有较大的影响，因此一次投料量不宜太多太快，特别是密度大的固体物料，更不宜一次投入太多太快，而且应尽可能的在低转速下投入；曾经发生过，有的公司在投桶装锌粉时将直径100的搅拌轴撞弯。

d).注意釜（槽）内液位的下降情况，在一定量物料一定转速下不产打旋现象的情况，当物料液位下降到一定高度后，在同样转速的情况下，就有可能产生打旋现象。因此，对于一边包装一边搅拌的情况下，要随时观察搅拌情况，