搅拌桨叶的选型和设计计算

第二节 搅拌桨叶的设计和选型

一、搅拌机结构与组成

组成：搅拌器 电动机 减速器 容器 排料管 挡板 适用物料：低粘度物料

二、混合机理

利用低粘度物料流动性好的特性实现混合 1、对流混合

在搅拌容器中.通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动.属强制对流。包括两种形式：

（1）主体对流：搅拌器带动物料大范围的循环流动 （2）涡流对流：旋涡的对流运动

动

拌

电机

减速器

搅

器

容器

排料管

液体层界面 强烈剪切 旋涡扩散

主体对流 宏观混合 涡流对流

2、分子扩散混合

液体分子间的运动 微观混合 作用：形成液体分子间的均匀分布 对流混合可提高分子扩散混合 3、剪切混合

剪切混合：搅拌桨直接与物料作用.把物料撕成越来越薄的薄层.达到混合的目的。

高粘度过物料混合过程.主要是剪切作用。

三、混合效果的度量 1、调匀度I

设A 、B 两种液体.各取体积vA 及vB 置于一容器中.

A

B

A

B

a

b

则容器内液体A 的平均体积浓度CA0为：

（理论值）

经过搅拌后.在容器各处取样分析实际体积浓度CA.比较CA0 、CA . 若各处 CA0=CA 则表明搅拌均匀

若各处 CA0=CA 则表明搅拌尚不均匀.偏离越大.均匀程度越差。 引入调匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度 定义某液体的调匀度 I 为：

（当样品中CA CA0时）

B

A A A V V V C +=

00

A A C C I =

或 （当样品中CA CA0时）

显然 I ≤1

若取m 个样品.则该样品的平均调匀度为

当混合均匀时

2、混合尺度

设有A 、B 两种液体混合后达到微粒均布状态。

A B

A

B

（a ）

（b ）

混合尺度分 设备尺度 微团尺度

11A A C C I --=

m I I I I m

+⋯⋯++=-

211

=-

I

分子尺度

对上述两种状态：

在设备尺度上：两者都是均匀的（宏观均匀状态）

在微团尺度上：两者具有不同的均匀度。

在分子尺度上：两者都是不均匀的（当微团消失.称分子尺度的均匀或微观均匀）

如取样尺寸远大于微团尺寸.则两种状态的平均调匀度接近于己于1。

如取样尺寸小到与b中微团尺寸相近时.则b状态调匀度下降.而a状态调匀度不变。

即：同一个混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化.说明单平调匀度不能反映混合物的均匀程度

四、搅拌机主要结构

1、搅拌器

搅拌器由电动机带动.物料按一定规律运动（主体对流）.桨型不同.物料产生的流型不同。

桨作用于物料.物料产生三个方向的速度分量：

经向分量 切向分量

当

.桨对中安装. n 。 液体绕轴

整体旋转. 不利于混合。

（1）旋桨式搅拌器

类似于无壳的轴流泵结构：

特点：a 、流型：轴流型，

以轴流混合为主，伴有切向流，经向流，湍动程度不高。

④d j=（~D 居多)

d j ：L ：

b=20：5：4 ⑤适合混合中低粘度的物料. ≤5000c u=4~8m/s n=10~。

⑥回路较曲折.出口速度大.湍动程度强.剪切力大.可将微团细化。

特点：

①流型：径向流型 伴有 轴向流

（3）桨式搅拌器

当搅拌器提供的机械能因粘性阻力而消耗湍动程度主体流动范围

例：同一规格的涡轮式搅拌器.混合不同粘度的物料.混合效果差别很大。

水的搅动范围为4D

当＞5000c p时，

其搅动

结构：

桨式搅拌器特点：

①桨叶尺寸大, dj/D=~ 宽度大,b：dj=~

②转速低,u=~2m/s ; n=1~100 rpm

③流型：径向流

切向流

桨叶倾斜.可产生小范围轴向流

④适合低粘度物料μ＞5000CP

⑤当容器内液位较高时.可在同一轴上安装几个桨叶。

（4）锚删式搅拌器

结构：

2、搅拌容器

形状：

封闭式

敞开式

锥型底圆弧底

圆弧底：有利于产生流型.加速混合.没有死角.功耗低。锥型底：有利于底部排料.流型差.底部易产生停滞现象.

均匀程度差。

（2）设计

容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。

（3）容器容量及结构尺寸

①容器长径流比H/D

②搅拌容器装料量

搅拌容器装满程度用装满系数η表示η=Vg/ V

式中: V g 实际盛装物料的容积 V 容器全容积

η=~

如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态

η=~ (取低值)

当物料反映平稳或粘度较大时

η=~ (取高值)

③容器直径与高度

确定方法:先初算(忽略封头容积),后较核计算. 直径计算:

将H/D 及V=V g/η 代入

注:D 应圆整为标准直径 容器高度计算:

式中:v 封头部分容积

注:H 应圆整

校核:H/D 及η值是否在推荐范围内 3、挡板 （1）打漩

D

H D H D V 32

44ππ==3

)/(4D H Vg D ηπ=H D v V 24

π=-2

4

D v Vg H πη-=