液体搅拌与气体混合
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调匀度。 湍动主要造成进一步降低分隔尺度， 分子扩散发生在互溶物料混合过程中，可
达到微观混合。 这三者同时交叉发生，共同达到混合目的。
= 1.48×10-6
作业：407P习题1 11
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1.2 过程对混合程度的要求 物料搅拌的混合程度是人为决定的，可以 要求物料混合程度按人们需要进行。不是越 充分越好。 ○过程控制物料搅拌混合程度的影响因素 （1） 互溶液体的调和问题：生产上只要求调 和“宏观”均匀。对分隔尺度无要求。 （2） 两种互溶液体的快速反应：两种互溶液 体的互溶，所以不存在相界面，但是存在着 浓度差异，这种差异肉眼看不见，然而化学 反应进行的速度与分隔尺度成反比，愈小反 应愈快，所以搅拌可以提高反应速度。
标准差
δ=
10
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例题5-1（371）
某一混合器对990kg食盐和10kg碳酸镁进行混合
操作。经一定时间后，取10个样品进行分析，每个 样品200g。分析结果，各试样碳酸镁含量为：2.30， 1.72，1.63，1.73，2.10，1.82，2.32，2.20，2.10， 2.13。求混合物的均方差、标准差。
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9
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“微观”的均匀，或称分子尺度的均匀是 达到混合理想状态，是极限值。即分隔强度 为零。 ○计算：均方差或均方根差、标准差
均方差
2
δ=
1 n
∑（Ci-Cm） 2
均方根差
S2=
1 n-1
∑（Ci-C0）2
式中；δ2、 S 2为均方差； Ci,Cm ,C0分别为混合物的取 样浓度、平均浓度真实值、 取样的平均浓度
13
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1.3 搅拌釜内液体的流动
1.3.1 总体流动和湍动 流体在管内流动方式有两种情况，一是流 体质点沿管轴方向向前运动—形成总体流动； 另一种是做作着随即的脉动—形成湍动。
湍动
14
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○总体流动和湍动的流动特点
总体流动特点：是流体以较大的尺寸运动， 具有一定的方向性，流动范围较大。
⑤有悬浮颗粒状固体的 液体搅拌 利用搅拌 使颗粒状固体不致沉 底。 搅拌釜是搅拌操 作的关键设备容器，
3
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4
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1、液体搅拌混合的基本原理
搅拌：就是使各种物料造成混合的操作。 混合：可理解为分散物料的混合。 搅拌与混合的关系：搅拌效果与混合效果有
密切的关系，成正相关。 1.1 混合物的混合程度
本章的学习目的与要求
1、掌握非牛顿流体间和气液混合体 间的各种混合原理。
2、熟悉影响液体搅拌功率因素。 3、掌握乳化操作原理。 4、了解气液混合方法。
1
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应用领域简介
食品生产过程和工艺中，涉及到不同物料 的混合和搅拌，应用各种搅拌器和搅拌操作。
常见的搅拌操作目的可分5类： ①互溶液体搅拌 指均相液体混合物的混合调
湍流特点：是流体以很小的流体团尺度运 动，运动不规律，运动距离很短。
○在搅拌器内液体流动特点
搅拌器内液体流动主要是湍流状态，总体 流动很小，是圆周方向的旋转流。离心作用
使液平面呈中心
凹陷的碗形。使
部分浆叶搅拌气
体湍动效果差,应.
加以改进。 搅拌釜
搅拌流型15
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1.3.2 总体流动和湍动的混合机理 总体流动主要造成宏观上一定程度范围的
解：①各试样的百分组成 Ci
2.30/200=0.0115；0.0086；0.00815；0.00865； 0.0105；0.0091；0.0116；0.0105；0.0107
②各试样的平均组成Cm=10g/990g+10g=0.01
③均方差
2
δ=
1 n
∑1i=01（Ci-Cm）2
来自百度文库
=
1 10
2
2
（0.0115 – 0.01 ）+ （0.0115 – 0.01） +…
12
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a
b
BA
均相反应示意图
（3）过程控制：由于A和B互溶，搅拌分散达
到一定的调匀度和分隔尺度，此时不存在相 界面，但存在浓度差，但化学反应只能在被 分散到一定程度时，分子扩散速率达到一定 时，才能完成。所以过程速率控制不是控制 化学反应本身，而是取决于A和B分子扩散的 快慢。所以图a反应速度小于b。
1.1.1 调匀度 是指一种或几种组分的浓度或其他物理
量和温度等在搅拌体系内的均匀性。
5
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○计算：设A和B两种样品，体积分别为VA和 VB，置于容器中，则容器中样品A的平均体 积分数为：
CVAO =
VA VA+VB
式中： CvAo为一的平均 体积分数，m3/m3。
物料A体积分数CVA。
S 1+ S 2 +——+ S n
S=
n
搅拌釜
○调匀度是“宏观”的：
调匀度的计算是有局
限性的。取样范围大小
可能显示出很大差别，
A
B
还需其它指标。举例
样品量越大S越接近 1，
样品量越小S越接近 0，
B
A
1.1.2 混合物的分隔尺度 和分隔强度
混合液样品
分隔尺度和分隔强度也是反映混合度的尺 度。
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○调匀度（S）：各处取样，A的体积分数cVA都
等于cVAO，表明搅拌已达到完全均匀，当高于或
低于cVAO时，表示有偏差， S表示偏离度。
CVA S = CVAO
（ cVA < cVAO）
1- CVA S = 1- CVAO
（ cVA> cVAO）
（ S≤1）
6
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○搅拌釜内样品平均调匀度：
○分隔尺度：就是各种物料分散物的集中度， 是指混合物各个局部小区域体积的平均值。 就是分隔尺度，愈大表示物料分散情况愈差。 如：下图（a）＞（b）＞（c）。
○分隔强度：是指混合物各个局部小区域的浓度 与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。 如果各种分散物可以互溶，或可部分互溶， 则在被分散物料之间会产生扩散，此时，分 散物料已不在是各种纯的物料，而是混合物， 这些混合物与平均组成的差别就是分隔强度。 愈大表示物料混合愈不充分。 如：下图（d）—（L）。
配。搅拌可加速互溶液体扩散和化学反应的 进行，如调酒。 ②互不相溶液体的接触混合 互不相溶液体相 互接触，使一种液体在另一种液体中充分分 散，增加接触面积，提高传质系数。如乳化。
2
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③气液接触 将气体溶于液体中，通过搅拌 不均相气液混合。如碳酸饮料。
④利用搅拌加强传热 通过搅拌提高容器内 液体传热系数，使温度均匀。
达到微观混合。 这三者同时交叉发生，共同达到混合目的。
= 1.48×10-6
作业：407P习题1 11
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1.2 过程对混合程度的要求 物料搅拌的混合程度是人为决定的，可以 要求物料混合程度按人们需要进行。不是越 充分越好。 ○过程控制物料搅拌混合程度的影响因素 （1） 互溶液体的调和问题：生产上只要求调 和“宏观”均匀。对分隔尺度无要求。 （2） 两种互溶液体的快速反应：两种互溶液 体的互溶，所以不存在相界面，但是存在着 浓度差异，这种差异肉眼看不见，然而化学 反应进行的速度与分隔尺度成反比，愈小反 应愈快，所以搅拌可以提高反应速度。
标准差
δ=
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例题5-1（371）
某一混合器对990kg食盐和10kg碳酸镁进行混合
操作。经一定时间后，取10个样品进行分析，每个 样品200g。分析结果，各试样碳酸镁含量为：2.30， 1.72，1.63，1.73，2.10，1.82，2.32，2.20，2.10， 2.13。求混合物的均方差、标准差。
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“微观”的均匀，或称分子尺度的均匀是 达到混合理想状态，是极限值。即分隔强度 为零。 ○计算：均方差或均方根差、标准差
均方差
2
δ=
1 n
∑（Ci-Cm） 2
均方根差
S2=
1 n-1
∑（Ci-C0）2
式中；δ2、 S 2为均方差； Ci,Cm ,C0分别为混合物的取 样浓度、平均浓度真实值、 取样的平均浓度
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1.3 搅拌釜内液体的流动
1.3.1 总体流动和湍动 流体在管内流动方式有两种情况，一是流 体质点沿管轴方向向前运动—形成总体流动； 另一种是做作着随即的脉动—形成湍动。
湍动
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第14页/共80页
○总体流动和湍动的流动特点
总体流动特点：是流体以较大的尺寸运动， 具有一定的方向性，流动范围较大。
⑤有悬浮颗粒状固体的 液体搅拌 利用搅拌 使颗粒状固体不致沉 底。 搅拌釜是搅拌操 作的关键设备容器，
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第4页/共80页
1、液体搅拌混合的基本原理
搅拌：就是使各种物料造成混合的操作。 混合：可理解为分散物料的混合。 搅拌与混合的关系：搅拌效果与混合效果有
密切的关系，成正相关。 1.1 混合物的混合程度
本章的学习目的与要求
1、掌握非牛顿流体间和气液混合体 间的各种混合原理。
2、熟悉影响液体搅拌功率因素。 3、掌握乳化操作原理。 4、了解气液混合方法。
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第1页/共80页
应用领域简介
食品生产过程和工艺中，涉及到不同物料 的混合和搅拌，应用各种搅拌器和搅拌操作。
常见的搅拌操作目的可分5类： ①互溶液体搅拌 指均相液体混合物的混合调
湍流特点：是流体以很小的流体团尺度运 动，运动不规律，运动距离很短。
○在搅拌器内液体流动特点
搅拌器内液体流动主要是湍流状态，总体 流动很小，是圆周方向的旋转流。离心作用
使液平面呈中心
凹陷的碗形。使
部分浆叶搅拌气
体湍动效果差,应.
加以改进。 搅拌釜
搅拌流型15
第15页/共80页
1.3.2 总体流动和湍动的混合机理 总体流动主要造成宏观上一定程度范围的
解：①各试样的百分组成 Ci
2.30/200=0.0115；0.0086；0.00815；0.00865； 0.0105；0.0091；0.0116；0.0105；0.0107
②各试样的平均组成Cm=10g/990g+10g=0.01
③均方差
2
δ=
1 n
∑1i=01（Ci-Cm）2
来自百度文库
=
1 10
2
2
（0.0115 – 0.01 ）+ （0.0115 – 0.01） +…
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a
b
BA
均相反应示意图
（3）过程控制：由于A和B互溶，搅拌分散达
到一定的调匀度和分隔尺度，此时不存在相 界面，但存在浓度差，但化学反应只能在被 分散到一定程度时，分子扩散速率达到一定 时，才能完成。所以过程速率控制不是控制 化学反应本身，而是取决于A和B分子扩散的 快慢。所以图a反应速度小于b。
1.1.1 调匀度 是指一种或几种组分的浓度或其他物理
量和温度等在搅拌体系内的均匀性。
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○计算：设A和B两种样品，体积分别为VA和 VB，置于容器中，则容器中样品A的平均体 积分数为：
CVAO =
VA VA+VB
式中： CvAo为一的平均 体积分数，m3/m3。
物料A体积分数CVA。
S 1+ S 2 +——+ S n
S=
n
搅拌釜
○调匀度是“宏观”的：
调匀度的计算是有局
限性的。取样范围大小
可能显示出很大差别，
A
B
还需其它指标。举例
样品量越大S越接近 1，
样品量越小S越接近 0，
B
A
1.1.2 混合物的分隔尺度 和分隔强度
混合液样品
分隔尺度和分隔强度也是反映混合度的尺 度。
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○调匀度（S）：各处取样，A的体积分数cVA都
等于cVAO，表明搅拌已达到完全均匀，当高于或
低于cVAO时，表示有偏差， S表示偏离度。
CVA S = CVAO
（ cVA < cVAO）
1- CVA S = 1- CVAO
（ cVA> cVAO）
（ S≤1）
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○搅拌釜内样品平均调匀度：
○分隔尺度：就是各种物料分散物的集中度， 是指混合物各个局部小区域体积的平均值。 就是分隔尺度，愈大表示物料分散情况愈差。 如：下图（a）＞（b）＞（c）。
○分隔强度：是指混合物各个局部小区域的浓度 与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。 如果各种分散物可以互溶，或可部分互溶， 则在被分散物料之间会产生扩散，此时，分 散物料已不在是各种纯的物料，而是混合物， 这些混合物与平均组成的差别就是分隔强度。 愈大表示物料混合愈不充分。 如：下图（d）—（L）。
配。搅拌可加速互溶液体扩散和化学反应的 进行，如调酒。 ②互不相溶液体的接触混合 互不相溶液体相 互接触，使一种液体在另一种液体中充分分 散，增加接触面积，提高传质系数。如乳化。
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③气液接触 将气体溶于液体中，通过搅拌 不均相气液混合。如碳酸饮料。
④利用搅拌加强传热 通过搅拌提高容器内 液体传热系数，使温度均匀。