哈尔滨商业大学食品机械第1章搅拌机
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循环流动 （2）涡流对流：旋涡的对流运动
液体层界面 强烈剪切 旋涡扩散
对流混合速度取绝被混合物料的湍 动程度，湍动程度 混合速度
主体对流 涡流对流
宏观混合
液体分子间的运动 微观混合
2、分子扩散混合
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
搅拌桨直接与物料作用，把物料撕成越
d、桨转速较高，圆周速度u=5～15m/s
n=100～500rpm
e、d j=(0.2～0.5)D (以0.33居多)
（2）涡轮式搅拌器 相似于无壳的离心泵 组成：圆盘、轴、 叶片（4～8）
特点： ①流型：径向流型 伴有 轴向流 切向流 ②有两个回路 ③易产生“分层效应”
（不适于混合含有较重固体颗粒悬浮液）
3、挡板
（1）打漩 当被搅拌液料出现沿圆周做整体
旋转运动时，这种流动状态叫打旋 （2）打Байду номын сангаас的危害
①几乎不存在轴向混合，会出现分离现 象
I
I1
I2
Im
m
当混合均匀时
I 1
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
A B
b
设备尺度 混合尺度 微团尺度
分子尺度
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 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。
④ dj =（0.2~0.5)D (0.33居多) dj ：L：b = 20：5：4
⑤适合混合中低粘度的物料， ≤5000c u=4-8m/s n=10-300rpm。
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。
（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
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:
V D2H D3 H
4
4D
将H/D 及V=V g/η 代入
D3
4Vg
(H / D)
注:D应圆整为标准直径
容器高度计算:
V v D2H
4
式中:v— 封头部分容积
Vg v
∴
H
D2
4
注:H应圆整
校核:H/D 及η值是否在推荐范围内
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
A B
b
容器内液体A的平均体积浓度CA0为：
C A0
VA VA VB
（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
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， 其搅动范围为0.5D，离桨较远处流体流 动缓慢，甚至静止，混合效果不佳。∴当 时，应采用D n 的桨
桨式搅拌器特点：
①桨叶尺寸大, dj/D=0.5～0.8 宽度大, b：dj=0.1-0.25
基本不产生轴向流
2、搅拌容器
（1）形状： 圆弧底：有利于产生流型，迅速混
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
根据实验一般： H/D=1-3 液—固相
②转速低,u=1.5～2m/s ; n=1～100 rpm ③流型： 径向流
切向流 如桨叶倾斜，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
（4）锚删式搅拌器 结构： 特点：
①适合μ 可达10000cp ②d j/D=09-0.98; b/D=0.1; h/D=0.48-1 ③转速 u=0.5-1.5m/s n=1-100rpm ④搅动范围大,不会产生死区 ⑤流型：主要是切向流
桨作用于物料，物料产生三个方向的
速度分量：
轴向分量 经向分量
促进混合
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。
b、循环量大，适用于宏观混合
c、适用低粘度物料混合，≤2000c p。
食品机械
哈尔滨商业大学
第一章 搅拌机械
第一节 概 述
一、搅拌操作
依靠外力使被搅拌物质产生流动，以达 到两种或两种以上物质在彼此之中相互均 布的一种操作。
二、搅拌的基本目的
（1）取得均匀的混合物 （2）强化热交换过程
三、混合的对象
（1）牛顿流体
液—液混合物
固—液混合物
搅拌机
（2）非牛顿流体
高粘度糊状物
粘滞性面团
调和机
（3）干散物料
混合机
第二节 搅拌机
一、搅拌机结构与组成
组成：搅拌器 电动机 减速器 排料管 容器 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
，
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：
I CA C A0
（当样品中CA CA0时）
或
I 1CA 1 CA0
（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
液—液相 H/D=1-2 气—液相 H/D=1.7 ～2.5 发酵容器
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=0.6-0.85
如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态 η=0.6-0.7 (取低值)
当物料反映平稳或粘度较大时 η=0.8-0.85 (取高值)
液体层界面 强烈剪切 旋涡扩散
对流混合速度取绝被混合物料的湍 动程度，湍动程度 混合速度
主体对流 涡流对流
宏观混合
液体分子间的运动 微观混合
2、分子扩散混合
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
搅拌桨直接与物料作用，把物料撕成越
d、桨转速较高，圆周速度u=5～15m/s
n=100～500rpm
e、d j=(0.2～0.5)D (以0.33居多)
（2）涡轮式搅拌器 相似于无壳的离心泵 组成：圆盘、轴、 叶片（4～8）
特点： ①流型：径向流型 伴有 轴向流 切向流 ②有两个回路 ③易产生“分层效应”
（不适于混合含有较重固体颗粒悬浮液）
3、挡板
（1）打漩 当被搅拌液料出现沿圆周做整体
旋转运动时，这种流动状态叫打旋 （2）打Байду номын сангаас的危害
①几乎不存在轴向混合，会出现分离现 象
I
I1
I2
Im
m
当混合均匀时
I 1
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
A B
b
设备尺度 混合尺度 微团尺度
分子尺度
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 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。
④ dj =（0.2~0.5)D (0.33居多) dj ：L：b = 20：5：4
⑤适合混合中低粘度的物料， ≤5000c u=4-8m/s n=10-300rpm。
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。
（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
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:
V D2H D3 H
4
4D
将H/D 及V=V g/η 代入
D3
4Vg
(H / D)
注:D应圆整为标准直径
容器高度计算:
V v D2H
4
式中:v— 封头部分容积
Vg v
∴
H
D2
4
注:H应圆整
校核:H/D 及η值是否在推荐范围内
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
A B
b
容器内液体A的平均体积浓度CA0为：
C A0
VA VA VB
（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
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， 其搅动范围为0.5D，离桨较远处流体流 动缓慢，甚至静止，混合效果不佳。∴当 时，应采用D n 的桨
桨式搅拌器特点：
①桨叶尺寸大, dj/D=0.5～0.8 宽度大, b：dj=0.1-0.25
基本不产生轴向流
2、搅拌容器
（1）形状： 圆弧底：有利于产生流型，迅速混
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
根据实验一般： H/D=1-3 液—固相
②转速低,u=1.5～2m/s ; n=1～100 rpm ③流型： 径向流
切向流 如桨叶倾斜，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
（4）锚删式搅拌器 结构： 特点：
①适合μ 可达10000cp ②d j/D=09-0.98; b/D=0.1; h/D=0.48-1 ③转速 u=0.5-1.5m/s n=1-100rpm ④搅动范围大,不会产生死区 ⑤流型：主要是切向流
桨作用于物料，物料产生三个方向的
速度分量：
轴向分量 经向分量
促进混合
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。
b、循环量大，适用于宏观混合
c、适用低粘度物料混合，≤2000c p。
食品机械
哈尔滨商业大学
第一章 搅拌机械
第一节 概 述
一、搅拌操作
依靠外力使被搅拌物质产生流动，以达 到两种或两种以上物质在彼此之中相互均 布的一种操作。
二、搅拌的基本目的
（1）取得均匀的混合物 （2）强化热交换过程
三、混合的对象
（1）牛顿流体
液—液混合物
固—液混合物
搅拌机
（2）非牛顿流体
高粘度糊状物
粘滞性面团
调和机
（3）干散物料
混合机
第二节 搅拌机
一、搅拌机结构与组成
组成：搅拌器 电动机 减速器 排料管 容器 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
，
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：
I CA C A0
（当样品中CA CA0时）
或
I 1CA 1 CA0
（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
液—液相 H/D=1-2 气—液相 H/D=1.7 ～2.5 发酵容器
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=0.6-0.85
如搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态 η=0.6-0.7 (取低值)
当物料反映平稳或粘度较大时 η=0.8-0.85 (取高值)