液体搅拌与气液混合

N n
，所以Q/H∝
n
。

高剪力搅拌器：用旋转速度快的小叶轮（n大，d
小，Q/H小），如气-液反应、互不相溶的液-液接
触搅拌

液体充分混合，剪切力无需太高：用旋转速度慢 的大叶轮（ n小，d大，Q/H大），如相溶的液-液 混合、固-液溶解、液-液萃取。
5.3 搅拌器的功率

功率关联式
影响搅拌功率的因素
式中

为功率因数。
对于安装挡板的搅拌系统，Frb=1，则
Eu K Re
a m
5.3.3 功率曲线
功率曲线形状与莫迪图相似，在低雷诺数下，所有曲
线汇合在一起，为层流区域。
图5-10 搅拌功率准数与雷诺准数的关系

校正系数f的计算
√桨式
H h D 当 ＝ 2.5～4； d ＝ 0.6～1.1； ＝ 1/5～1/3 d d
……
不考虑形状因素，
N f 、、n、d、g
利用因次分析法，
d n N K 3 5 n d
2
a
dn g
2

b
N Eu n 3 d 5
功率准数（欧拉准数） 搅拌雷诺准数
R
em

d 2 n

2
dn Fr g
搅拌佛鲁德准数
0源自文库93
H d
0.6


其它校正系数：
当搅拌器内有温度计插套时，功耗增加10% （f1=1.1）。

装有挡板时，功耗增加2-3倍（f1=2-3）。 桨叶形状不同，功耗也不同。平桨为1，椭圆形 为0.5，圆形为0.45，凹形或凸形为0.85。
搅拌功率的计算
步骤：① 求 ②求Eu ③算 N
第五章 液体搅拌与气液混合
本章学习目的与要求

掌握搅拌器功率的计算； 了解搅拌的概念和目的；


了解常用的机械搅拌装置的结构；
熟悉影响液体搅拌功率的因素。
概述
搅拌
使两种或多种不同的物料达到均匀混合的单
元操作称为物料的搅拌或混合。 搅拌的目的 （1）使被搅拌物料各处达到均质混合状态 （2）强化传热过程 （3）强化传质过程
下：
N QH g
(J/S)
式中：N为功率，W；Q为体积流量，m3/s；H为搅拌器的压 头，m；ρ为液体密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2。
液体线速度u=叶轮末梢速度ut，u=ut∝nd(n为叶轮转
速，d为叶轮直径），速度大小是剪切力和搅拌湍 动大小的量度。
压头H=
u2 2g
的倍数∝n2d2；
（4）促进化学反应
5.2.1 常用的机械搅拌装置
1― 搅 拌 槽 ； 2― 搅 拌 器 （ 叶 轮 ） ； 3― 搅 拌 轴 ；
4―加料管； 5―电动机；
6―减速机； 7―联轴节；
8―轴封； 9―温度计插套；
10―挡板；11―放料阀
图5-4 典型的搅拌容器 （搅拌釜）

由搅拌槽、叶轮和若干辅助部件组成

上述主要无因次数群的意义
功率准数Eu — 也称欧拉准数，含有功率N，输入的
功率代表施加于受搅拌液体的力
雷诺准数Rem — 含有粘度μ，代表施加力与粘性曳 力之比
佛鲁德准数Fr — 含有重力加速度g，代表施加力与
重力之比

上式可写为：
Eu K Rem Fr
式中K代表总形状系数。
a
b
Eu a b K Re m Fr

几何因素

叶轮直径d 叶片数目、形状及叶片长度和宽度


容器直径D
容器中液体高度H 叶轮距容器底部距离y


挡板数目及宽度h
物理因素 液体的密度ρ、粘度μ、叶轮转速n等
搅拌装置以叶轮直径为特征尺寸，其余尺寸与
直径成一定的比值，将这些比值定为形状系数。
如
D L1 d H L2 d y L3 d

搅拌系统的主件是叶轮

搅拌装置的性能和消耗的功率取决于叶轮的形
状、大小和转速，搅拌液体的物性及搅拌槽的
形状、大小、槽壁上有无挡板等因素
5.2.2 搅拌器的分类

桨叶式

旋桨式

涡轮式
开式平叶片段
带叶片圆盘
弯曲叶片

锚式和框式

螺带式
5.2.4 搅拌器的液体循环量与压头

搅拌器叶轮旋转时产生的压头既能使液体产生 流动，又用来克服由于流动阻力产生的压头损 失。搅拌器体积流量、压头、功率间的关系如
D H 4h f 3d d d
1.1
1.1
0.6
0.3
锚式
D H 15h f 1.11d d d
0.6
0.3
旋桨式和涡轮式
D f 3d
体积流量Q∝uA ∝(nd)×(d2)＝nd3； 功率N=QHρg∝(nd3)×(n2d2) =n3d5。
在功率消耗为定值的条件下，
Q/H∝(nd3)/(n2d2)=d/n
因为n∝
N d
1 3 5 3
，所以Q/H∝
1 5 3 5
d N
8 3 1 3
∝
N n
1 5 8 5
d
∝
8 3
；
8 5
又因为d∝
nd 2 ReM
根据Rem值查功率曲线 直接用欧拉准数公式代入计
算，计算后需校正。