溶解搅拌槽工艺设计探讨

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1、1999年第s期甘肃化工研究与探讨溶解搅拌槽工艺设计探讨王兰成,730(中国石化集团兰州设计院兰州060),摘要通过对搅拌理论的论述分析溶解挽拌糟设计时应考虑的几个问,。题介绍搅拌器功率计算的几种方法关键词溶解搅拌糟搅拌理论设计分析功率计算周围静止或运动速度较低的液体的界面处1操作目的,存在较大的速度梯度液体受到强烈的剪,,搅拌混合操作在石油化学工业中应用切形成大量旋涡这些旋涡迅速向周围扩,,:,极其广泛从操作目的来看有如下过程散一方面把更多的液体夹带到这股液流:、、,a)制备均匀混合物如调和乳化分中同时形成局部范围内物料快速而紊乱的,

2、散、固体悬浮、捏合和团粒混合。对流运动而由旋涡运动造成的局部范围内:、、、。b)促进传质如萃取浸取溶解结的对流扩散称为涡流扩散叶轮叶片对流体晶、气体吸收等。的直接剪切作用当然也会造成强烈的旋涡c)促进传热:搅拌槽内加热或冷却。运动。,d)上述三种目的之间的组合特别是由分子的相对运动引起的物质扩散称一些快速反应对混合、传质、传热都有较高为分子扩散。尽管液体的分子扩散速率很,,,的要求搅拌与混合的好坏往往成为过程的小但是分子扩散确实存在实际混合过程。。控制因素就是3种扩散机理的综合作用主体对流扩散、涡流扩散和分子扩散的2混合机理,作用依次减

3、小但主体对流扩散只能把不同,“”,在搅拌槽中通过叶轮的旋转把机械能的物料成较大团块地混合起来而通过这,,“”,传送给液体物料造成液体的强制对流混些大团块界面之间的涡流扩散把不均匀合过程正是在强制对流作用下的强制扩散的程度迅速地降到漩涡本身大小。可是,最,。,[〕过程小的漩涡也比分子大得多因此主体对流扩,,强制扩散有两种方式即主体对流扩散散和涡流扩散都不能达到完全的均匀混合和涡流扩散。搅拌轮把动量传给它周围的液即不能使被搅拌物料的全部分子呈均匀的,,体产生一股高速液流这股液流又推动周分布状态。完全均匀的混合状态只有通过分,.围的液体使全部

4、液体在槽内流动起来由子扩散才能达到。因此主体对流扩散和涡流“”,此产生的全槽范围内的扩散叫做主体对流扩散只能进行宏观混合分子扩散才能进。,当叶轮产生的高速液流在流动时与“”。扩散行微观混合宏观混合的结果大大增加了研究与探讨甘肃化工1999年第3期,,,,分子扩散的表面积并减小了扩散距离因壁使周围的液面沿槽壁上升中心部分的此提高了微观混合的速度。液面自然下降,于是形成一个大漩涡,这种“”。,则流动状态叫做打漩打漩现象严重时3搅拌装置。,会影响搅拌操作但是有些操作则希望造,,,如前所述可知搅拌装置在溶解操作中成一定程度的打漩所以设计过程中应

5、根。、。的必要性搅拌装置一般由搅拌槽叶轮及据具体操作正确处理打漩现象,。其它附件组成其中最重要的部分是叶轮13.1叶轮表液体的深度与摺径之比值叶轮通过自身的旋转把机械能传给流最小液体深度(m)径深最大比值.,0~03体一方面在叶轮附近区域的流体中造成高..,03~15度传动同时产生一股高速射流推动全部液1.53.0体沿着一定途径在槽内循环流动。这种循环一3.0一4.5“”。流动的途径就是搅拌槽内的流型根据各魂.5一6.0:种叶轮产生的流型可把它们分为2类轴向流叶轮和径向流叶轮。对于大多数搅拌操作,只有消除打漩现,。液体从轴向流入(叶轮)

6、并从轴向流出象才能得到满意的操作效果最常用的消除,。(叶轮)称为轴向流叶轮凡是叶轮叶片与打漩现象的办法是在搅拌槽内装设挡板。挡叶。,:,轮的旋转平面之间的夹角小于90者都板的作用有二第一将切向流动转变为轴。向和径向流动。第二,增大被是轴向流叶轮搅拌液体的湍,,,。液体从轴向流入并从半径方向流出动程度改善搅拌效果,称为径向流叶轮。径向流叶轮的叶片对流体对于低粘度液体的搅拌可使挡板与槽,。一施以径向离心力液体在离心力作用下沿叶壁垂直纵向地安装在槽的内壁上个具有,轮的半径方向流出并在槽内循环。足够数目挡板的搅拌槽即当再多加挡板也,径向流叶轮的

7、一种特殊形式即所谓的不会进一步改善搅拌效果这种现象称为“”,、“充”。高剪切叶轮用于乳化高粘度液体的混分挡板化充分挡板化的条件与挡板的。,匀这类操作。宽度和数目有关Mack和KroU证明宽度。设计中应根据对搅拌效果的要求慎重为槽径1/10的4块挡板一般已足够永田:选择叶轮。进治则提出充分挡板化方程.3.2搅拌糟(W、/D),:B兰05,。:盛放被搅拌物料的容器叫做搅拌槽更为精确的方程式为.。(、‘“nB搅拌槽一般是立式圆槽槽底的形状以有利W/D)=03,。,:,挡;D叶轮直径;nB于流线型流动为宜以减少功率消耗同时式中W板宽度挡板数,。

8、应避免采用锥形底以免液体形成停滞区或目,使悬浮的固体积聚起来。对于中等粘度的液体可把挡板离开壁面置放,以防止挡板背后形成停滞区。挡板槽中液体的深度与槽径之比值最好为.,,。l对于浅槽极限值〔J见表1与槽壁之