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往复式三角形搅拌器叶轮介绍

通常的搅拌器总是向一个方向旋转，罐内无挡板时，液体的流动也是向一个方向进行回转运动。这时由于不能产生有效的剪切和上下循环，混合效果不佳。一般为避免此缺点，要在罐内装置挡板。然而，有些流体要附着到挡板上，要清除这些附着物相当麻烦。理想的情况是既能不设挡板，又能获得足够大的剪切和循环。能满足这个要求的是往复式搅拌器，它不用复杂的电气变换部分，仅用一个特殊设计的传动机构能够使搅拌器单方向回转变成每次进行90度往复的运动。这种搅拌器需与具有三角形截面的叶轮配合使用。　　三角形叶轮进行水平左右往复转动，使互相逆向的轴向流桨式叶轮交替地进行正反转，液体朝三角形顶角的方向流动，即三角形顶角向上，则液体向，顶角向下，则把液体向下压。通常这种三角形叶轮二枚成一对，互相交叉90度安装，下层的顶角朝下，上层的顶角朝上，往复式搅拌器的整体情况如图。搅拌时，下层叶的可动范围内液体向下压出，直达罐底，并通过下层叶的不动部分折回，向上升，刚好这时因为上层叶的顶角向上，则使液体进一步往上升。上升流直至液体的自由表面，并通过上层叶的不动部分折回，往下降，这里又由于下层叶的顶角而向下，便使液体继续往下降。这样使罐内液体产生有效地上下循环流动，这时叶轮还进行着水平剪切运动，因此往复式搅拌器中的三角形叶轮亦是属于剪切-循环兼顾型的。由于三角形叶片的根部粗，端部细，所以，叶径也可做得较大，通常叶径与罐径比为0.65~0.95。

　　往复式搅拌器可用于使橡胶块在中溶解和使黏土、陶土块在水中分散那样需要高剪切的场合，并且它还能使溶解后的高浓度、高黏度液体进行充分地循环流动。还有，在搅拌纸浆和玻璃纤维时，若用单方向回转的三角形搅拌器，则纤维互相缠结形成大块，而用往复式三角形搅拌器时则缠结不会发生。即使是高浓度的纸浆，由于可使用大的叶径，仍可没有停滞地进行搅拌。

为区分叶轮排演的流向特点，根据主要排液方向将典型叶轮分成径流型和轴流型两种。平叶的桨式、涡轮式是径流型，螺旋面叶片的螺杆式、推进式是轴流型。折叶桨则居于两者之间，一般认为它更接近于轴流型。不过这种分法是近似的，是以主要流向来分的。

　　搅拌雷诺数是搅拌罐内液体流动状态的一种量度。图2—2形象地表示了八平直叶涡轮和螺带式叶轮在不同雷诺数下，搅拌罐内的液体的流动状态。

　　对于涡轮式叶轮，若叶轮转速很低，在Re不大于10的区域，仅叶轮周围韵液体随叶轮旋转，而远离叶轮的液体是停滞的，如图中-A1所示，因而混合效果很差，混合时间也非常长，见虚线(1)。在此区内，液体的流动是层流，叶轮旋转的阻力主要是黏滞阻力。因而N与Re成反比，如曲线(2)。叶轮旋转引起的离心效应可忽略不计，排出流量，见曲线(3)。

　　当Re增加到大于10，涡轮式叶轮旋转所产生的离心力就不可忽视。此离心力产生了排出流量，使角动量传递到远处的液体。这样远离叶轮的液体开始流动，而使Nv- Re曲线偏离曲线(2)的延伸线。在此区内，如曲线(3)所示，曲线上升的坡度很陡，混合大为改善，但在靠近叶轮上下部分仍然出现环形的停滞流区。

　　当Re数增加到数百，涡轮式叶轮周围的液流变成湍流。在区域c，排出流量显著增加，曲线(3)达到了大值。在区域A和B中观察副的停滞区已消失。Re进一步增加，湍流域逐渐扩大，直至终湍流域占完全优势。因此区域c是一个层流和湍流共存的过渡区。

　　在无挡板时，在Re约为90的过渡流域，结晶搅拌器详情咨询，涡轮式叶轮的排出流达到大值；而在有挡板时，排出流量在湍流域达到大。

搅拌器悬浮临界转速的确定

　　所谓悬浮临界转速，是指搅拌釜内悬浮操作达到某一的悬浮状态时，搅拌器转速的小值。只有确定了搅拌器临界转速，才能计算出过程所需要的小功率。　　(1)完全离底悬浮的临界转速，搅拌器的完全离底悬浮临界转速常用直接观察法和电导法测定。

　　直接观察法是用肉眼观察搅拌釜底颗粒运动状态，当颗粒全部处于运动时，且颗粒在釜底停留（静止）时间不超过1～2s，即认为达到了完全离底悬浮。此法用于实验室研究能够得到满意的结果。

　　电导法是在釜底安装多个电导元件，根据电信号的变化，确定完全离底悬浮临界转速。此法可用于不透明釜体的测量上。

　　在固-液悬浮操作中，对完全离底悬浮的研究较多，也发表了不少有关搅拌器临界转速的关联式。

　　Zwietering通过大量的研究发现，关联式要依据搅拌釜结构尺寸、固相浓度、液体黏度、固体颗粒粒径、固-液两相密度差等影响悬浮操作的主要因素。

(2)均匀悬浮临界转速，均匀悬浮临界转速的确定，常用的方法是通过测釜内各点的固相浓度，根据釜内固相浓度分布的均匀度来判断。

　　一般情况下，釜内很难达到均匀悬浮，典型的固体颗粒沿釜深浓度分布如上图所呈，在低转速下，浓度分布不均匀，釜上部浓度低于平均浓度，釜下部浓度高予平均浓度。随着搅拌器转速的增加，浓度分布趋于均匀。当转速增加到一定程度，浓度均匀性不再增加，沿液面深度始终存在有一定的浓度差，而且从釜中可明显地看出沿液深总有一高浓度区。