






化工搅拌器中高黏流体的刮壁传热
在化工领域,高黏度流体的处理比较常见,折叶式搅拌器相互信任,在处理高黏流体时,目前广泛采用的推进式、桨式和涡轮式等化工搅拌器工作效率不高,若选用锚式化工搅拌器则会出现近壁面温度不均匀等现象。因此,通常使用螺带式和螺杆式加导流筒处理高黏流体,但有时传热效果并不明显,尤其是生产高分子聚合物时,往往会在釜壁产生黏釜物,而这些黏釜物可大大降低传热效果。如悬浮法生产PVC时,仅0.1MM厚的黏釜物,就能使传热总系数减少35%。而在用连续溶液法或本体法生产聚合物时,产生的黏釜物远大于0.1mm,甚至达到十多毫米厚,近似于绝热操作。
发生这种情况的主要原因是:处理高黏流体时,化工搅拌器的搅拌转速通常很低,普通叶轮造成流体的移动仅能扩展至很短的距离,因而不足以克服流体的黏性力,于是传热面就黏有一层相当厚的高黏流体。要提高传热系数必须将这层黏釜物刮除,即采用刮壁式化工搅拌器来减薄其热边界层黏釜物厚度,以强化传热,并由此倡导了刮壁式传热学理论。


侧入式搅拌器的安装选购
侧入式搅拌器是将搅拌器安装在器筒体的侧壁上,所以轴封结构是费脑筋的,也是选购中容易忽略的关键地方。在小型器中,可以抽取器内的物料,卸下搅拌器更换轴封部分,所以搅拌器的结构要尽量简单。但是在大型器中,为了在不抽出器内液体的条件下而便于更换轴封部件和传动部件,多半在器内设置断流结构。
对于侧入式搅拌利用推进式搅拌器,在消耗同等功率情况下,能得到的效果。这种搅拌器的转速一般是360-450r/min,驱动方式有齿轮和皮带两种。从价格成本角度考虑,皮带式更低些,但从维护方便的角度上来看,齿轮式应用多,尤其是某些不能随便停机的场合,齿轮式更是之选。
旁式搅拌(侧搅拌,侧进式搅拌),一般用于防止贮罐泥浆的堆积,用于重油、等的石油制品的均匀搅拌,用于各种液体的混合和防止沉降等。特别是在大型贮槽中,投入少量的功率便可以得到适当的搅拌效果,因而被广泛采用。


桨式和涡轮式搅拌器传热系数关联式
早的搅拌罐传热关联式是由Chilton于1944年提出的,对于使用单层平桨、并有碟形封头的圆筒形搅拌罐,其被搅拌液体对罐壁和内冷盘管的表面传热系数关联式分别如下:
以后许多研究者改变搅拌器的形状和相对尺寸进行传热研究,提出了很多搅拌罐传热关联式,由于一个关联式只对应于一个几何构形,这些关联式不便使用。
20世纪60年代中至70年代初日本的水科笃郎和永田进治等提出了包含多种桨型和多个尺寸参数的统一关联式,如永田对于桨式和涡轮式两种叶轮,且罐内有挡板而无内冷管的情况,并Re大于100。得如下关联式:
对于罐内无挡板而有内冷盘管的情况,则物料对罐壁的表面传热系数关联式为:
当除去内冷管时,则须将上式的系数由0.51改成0.54。产生这6%的差别是由于内冷盘管的遮蔽效应。
永田也得出在Re>200,2 上式中包含了叶轮的多个几何参数,如叶径6、罐径D、叶轮离罐底度c、叶片倾角、叶片数孔。和液高等,大大拓宽了公式的适用范围。 20世纪70年代,日本的佐野雄二等对于桨式、涡轮式叶轮在湍流域的场合,进一步建立了罐内液体的单位质量搅拌功率ε与液体对罐壁和内玲管壁的表面传热系数的联系,得到了适用性广、且形式更简单的关联式: 式中,为被搅液对夹套的表面传热系数.W/(㎡.K);c为被搅液对内冷管壁的表面传热系数.W/(㎡.K);dc为内冷管外径.m;ε为单位质量被搅液消耗的搅拌功率,W/kg;v为被搅液运动黏度.㎡/s。 式(5- 17)计算物件时须以流体的本体温度和壁温的算术平均值作定性温度。

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