第四章釜式反应器的搅拌与传热

c-涡轮式有档板 d-推进式有档板
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e - 锚式 f - 螺杆式带导流筒 g - 螺带式
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4.1.3搅拌附件
• 指搅拌釜内为了改善流体流动状况而增设的零件， 在化学反应器中通常为挡板和导流筒。
• (1)挡板： 一般是长条形竖向固定在搅拌釜内壁上的板。
作用:加剧流体的湍动程度，消除切线流，提高搅拌 器的剪切性能。
常用 dj/D=0.35~0.80; z =2
尺寸 b/dj=0.10~0.25; θ =45,60
一般 转速
源自文库
1~100 rpm
介质 粘度
<2000cP
a:低速时,水平切线流;高
流动 速时水平径向流
状态 b:有轴向分流,径向分流 及环向分流。多在层流
及过度流操作
Paddle with 2 blades
Rushton Turbine with 8 blades Rushton Turbine with 12 bla1d2es
Cpuumrvpeedrbmlaidxeedr
Hpolummepse&r mNiaxrevrer
Sawtooth Disperser
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(3) 推进式
常用 dj/D=0.2~0.5(0.33); s/d=1,2;
全挡板条件：挡板数目足够，再增加数目，搅拌效 率也不再增加，此时称为全挡板条件。
板宽W＝(1/20~1/10)D，视粘度高低而减增； 数目依釜径尺寸而异，小直径釜一般2~4个，大者一 般4~8个。通常以4~6个居多。
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挡板安装方式
当搅拌高粘度流体(7000~10000cP)或固液多相操作 时，挡板一般要离壁安装，离壁距离通常为板宽 的1/5~1倍。 釜内有传热蛇管时，挡板一般安装在蛇管内侧。
b:有轴向分流,近于轴型流 备注 最高转速可达600rpm
Paddle with 4 blades
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Paddle with 6 blades
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(2-2) 圆盘涡轮式
常用 dj/l/b=20:5:4; z = 4,6,8 尺寸 dj/D=0.2~0.5; θ = 45,60;后弯角
a = 45
加挡板可抑制切线流，减小液面下陷深度。
切线流 、液面下陷及加挡板的流动状况
改变搅拌器的 安装方式，如 将搅拌器偏心 安装，可以改 变被搅拌流体 的流动状况， 从而在一定程 度上达到消除 切线流，抑制 液面下陷，减 小流动死角， 强化传质、传 热的目的
不同类型搅拌器的流体流型
a-桨式有档板 b-涡轮式无档板
第四章釜式反应器的搅拌与传热
• 4.1搅拌器型式及其液体流型 • 4.2搅拌过程的种类及搅拌器的选型 • 4.3搅拌器功率的计算 • 4.4釜式反应器的传热 • 4.5搅拌系统传热时间
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4.1.1 搅拌器的一般型式
搅拌器主要有*推进式、涡轮式、桨式、框式、锚 式等。
(1) 桨式
各种不同搅拌器的特性及应用如下：
4.1.2 搅拌流体的流型*
概括地讲,搅拌器的作用是赋予流体以机械能，并使 之以适宜的状况流动。 而流体的流动状态也因搅拌器的型式、搅拌附件的 有无及其种类而异。 一般而言，搅拌流体的流型可归纳为以下几类：
(1)轴向流：流体沿搅拌轴的方向流动，分为轴向 流和分区轴向流
(2)径向流：流体沿反应器的半径方向在搅拌器与 釜壁间流动
1~100 rpm
介质 <105cP 粘度
流动 水平切线流,层流态操作 状态
备注 可加立叶及横梁
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(5) 螺带式
常用 dj/D=0.9~0.98; s/dj=0.5,1, 尺寸 1.5;b/D=0.1;h/dj=1.0~3.0
一般 转速
0.5~50 rpm
介质 <105cP 粘度
流动 轴流型,一般是流体沿反
第四章 釜式反应器的搅拌与传热
精细化工反应过程的化学变化，是以反应物的 充分混合以及维持适宜的反应温度为前提的
就釜式反应器而言，达到充分混合的根本条件 是对反应混合物进行充分的搅拌；满足适宜的 反应温度的根本途径是良好的传热。所以，搅 拌装置、传热构件就成为釜式反应器不可缺少 的组成部分
本章包括以下内容：
尺寸 z=2,3,4
一般 转速
100~500 rpm
介质 粘度
<2000cP
流动 轴流型,循环速率高,剪切力 状态 小,采用挡板获导流筒则轴
向循环更强
备注 最高转速可达1750rpm
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(4) 锚式及框式
常用 dj/D=0.9~0.98; b/D=0.1;
尺寸 h/D=0.48~1.0
一般 转速
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(2-1) 开启涡轮式
常用 dj/D=0.20~0.50(0.33); z =3,4,6,8 尺寸 b/dj=0.15~0.30; θ = 45,60;后弯
角a = 30,50,60,80 一般 10~300 rpm 转速 介质 <5×104cP; b,c <104cP 粘度 流动 a,c:径向流,有挡板时以桨叶为 状态 界形成上下两个循环流
一般 10~300 rpm 转速
介质 <5×104cP; b,c <104cP 粘度
流动 a,c:径向流,有挡板时以桨叶为 状态 界形成上下两个循环流
b:有轴向分流, 备注 最高转速可达600rpm, 圆盘上
下流体混合不及开启涡轮
Rushton Turbine with 3 blades Rushton Turbine with 4 blades Rushton Turbine with 5 blades Rushton Turbine with 6 blad11es
(3)切线流(环向流)：流体沿搅拌轴作圆周运动
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流体流型的作用：
搅拌流体的流型对传质传热有着显著的影响，也是 搅拌器的重要特性之一，搅拌器型式不同，其对应 的流体流型也显著不同。一般而言：
轴向流剪切作用小而循环速率高；
径向流剪切作用大而循环速率低；
切线流的优点是可以提高夹套的传热速率，但对其 它过程往往产生不利影响，而且，切线流的存在经 常使流体液面下陷，严重时导致桨叶露出液面。
状态
应器壁上升再沿桨轴而 下,层流态操作
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(6) 螺杆式
常用 dj/D=0.4~0.5; s/dj=1,1.5; 尺寸 b/D=0.1;h/dj=1.0~3.0
一般 转速
0.5~50 rpm
介质 <105cP 粘度
流动 轴流型,有导流筒时,一般 导流筒内流体向下,导流
状态 筒外流体向上流动,层流 态操作