延边朝鲜族自治州径流式搅拌器前瞻意识-中拓鼎承

锚、框式搅拌器的种类和构造

　　对于某些高黏度流体的搅拌来说，锚、框式搅拌器是非常关键的。

　　为了增大搅拌范围和带走罐壁上的残留物或液层，锚式与框式搅拌器的外廓要接近搅拌罐的内壁．其底部的形状为适应罐底的轮廓也有椭圆、锥形等。为了增大对高黏度物料的搅拌范围以及提高叶轮的刚性，还常常要在锚式及框式搅拌器上增加一些立叶和横粱，这样使得锚式与框式搅拌器的结构形状出现多种多样。为了照顾制造上的条件，桨叶外廓与罐壁的间隙取15-40mm之间。

　　锚式、框式搅拌器与搅拌轴的连接方式类似于桨式，即叶轮与搅拌轴连接的一端制成半圆状的轴环，然后两侧叶片的两个半圆环用螺栓在搅拌轴上夹紧，同时用穿轴螺栓来固定叶片与搅拌轴（见图2-59）。由于叶轮的外廓尺寸大，为便于装拆，叶片之间多数是用螺栓连接，只有小型的才用铸造或焊接，叶轮以扁钢、角钢制造居多，为了提高搅拌器叶轮的强度，也可采用加筋的叶轮（参见图2-59和图2-60）。

　　搪玻璃搅拌罐中的锚式叶轮多是用钢制圆管或扁管焊接而成，其外壁搪玻璃(见图2-61)。

　　锚式、框式叶轮的通用尺寸为桨宽与桨径之比，桨的高度与桨径之比通常为0.5—1.O。桨上增加立叶与横梁时，须考虑不致妨碍工艺上的测温要求等，搅拌器立叶与横梁的宽度可取与叶片宽度同值。

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。

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，自吸式搅拌器诚意配合，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。