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淺析反應(yīng)釜的攪拌原理

更新時間:2023-02-23      點擊次數(shù):708
  攪拌是涂料生產(chǎn)中重要的單元操作,攪拌裝置是反應(yīng)釜的重要組成部分。攪拌能起到液一液或液一固相間充分混合或分散的作用,從而達到強化傳熱、加速溶解和化學(xué)反應(yīng)等目的。
  在樹脂生產(chǎn)過程中,合理地利用攪拌,對提高產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短反應(yīng)時間都有重要的意義。
  反應(yīng)釜攪拌的基本原理
 ?、倏傮w流動與湍流脈動攪拌糟內(nèi)液體運動的方式,不外是周向(切向)流動、徑向流動和軸向流動以及這3種流動的組合,這些流動統(tǒng)稱為總體流動。從流體力學(xué)原理得知,流體做湍流運動時,除總體流動外.還存在著湍流脈動(或稱湍動)。所以攪拌槽內(nèi)處于湍流狀態(tài)的液體,同時有總體流動和湍流脈動存在。這是物料得以均勻混合的兩個因素??傮w流動是液體以一定的方向并在較大范圍內(nèi)的宏觀流動,它可以使混合液體破碎成較大的液團,從而使槽內(nèi)各部分物料得到初步的混合。湍流脈動是液體質(zhì)點在很小距離內(nèi)做不規(guī)則的微觀流動,它是由平均流動與大量不同尺寸、不同強度的旋渦運動疊加而成,高速旋轉(zhuǎn)的旋渦與液團之問會產(chǎn)生很大的相對運動和剪切力,液團在這種剪切力作用下被破碎得更加細小,液團中的被分散物進一步細分,從而達到更小尺度上的均勻混合。
  總體流動的大小可用容積循環(huán)速率來衡量.它是指單位時間內(nèi)直接由槳葉排出的液體量及夾帶液體一起運動的液體量,與攪拌器的類型、直徑、轉(zhuǎn)速及液體的黏度等因素有關(guān)。湍流脈動的強弱程度(湍流強度)與液體離開槳葉時的速度頭有關(guān)。速度頭越大,液體的湍動越強,這股液體與攪拌槽內(nèi)其他液體之間的速度梯度和剪切力也越大。速度頭也稱動壓頭,可表示為w2/2g,ω為流速(m/s),g為重力加速度(m/s2)。位體積消耗的能量N/V有著密切的關(guān)系,N/V越大,液體的湍動越強總之.一個混合過程一方面是通過主體流動達到一定的調(diào)勻度,另一方面通過湍流脈動進一步降低分隔尺度,使之從微觀上去看也更加均勻了。
 ?、诖蜾霈F(xiàn)象當攪拌槳葉置于攪拌糟中心位置(大多如此),槽內(nèi)液體黏度不高,且攪拌槳葉的轉(zhuǎn)速足夠高時,槽內(nèi)液體都會產(chǎn)生切向流動,甚至使全部液體圍繞著攪拌軸團團轉(zhuǎn)。槽內(nèi)液體在離心力作用下涌向槽壁,使周邊部分的液面上升,中心部分的液面自然下降,于是形成一個大旋渦(。攪拌槳葉的轉(zhuǎn)速越高,旋渦的深度越深。這種流動形態(tài)叫“打漩”。打漩時混合效果不好,特別是靠近中心處.不同液體層之間,幾乎無速度梯度,形成了所謂“固體回轉(zhuǎn)部”的不良混合區(qū)。此外,旋渦的形成使容器的容積利用率降低,嚴重時還會吸入空氣,使液體中混入氣泡,并使攪拌軸受液流沖擊,攪拌器振動加劇。因此,在一般情況下都要抑制打漩。抑制打漩的方法主要有兩種,一種是攪拌軸偏置,另一種常用的方法是在攪拌槽內(nèi)設(shè)置擋板。
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