新型搅拌桨研究进展

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1、新型搅拌桨研究进展潘兴朋化研13162013200235（北京化工大学化学工程学院，北京100029）摘要介绍了开发新型搅拌桨的必要性，总结了近期国内外对新型搅拌桨研究开发的现状，重点对新型轴流式搅拌桨和新型错位式搅拌桨作了详述，并对新型桨的研制发展趋势作了展望。关键词新型搅拌桨研究现状轴流式错位式展望引言搅拌是化工生产过程常见的单元操作装置中的重要组成部分，通过搅拌可以加快两种或两种以上具有不同性质的物质间的传质速度，从而达到减小边界层厚度、强化传质、加速传热及快速均化混合的冃的。因此搅拌设备在诸多领域、有着广泛的用途，特别是在制药、精细化工、染

2、料、油漆等产品的生产中应用更为广泛。搅拌反应器是化工行业中耗能较大的设备，搅拌桨是搅拌过程中的主耍换能器件,它将旋转的机械能转化为流体的动能，其转化的效率及流体的流场分布直接影响着搅拌的效果及生产的成本。搅拌桨作为搅拌混合设备中的重要部件之一，它提供了搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状态，因而,对它进行合理的设计是达到高效、节能的搅拌效杲和生产要求的关键要素。然而国内外的调查表明，在上述行业中存在桨型单调、选型不合理、结构与操作参数远离优选值、规模效益低等问题。这严重干扰了企业的正常生产，影响了企业的经济效益。因此，开发满足生产需求的高效搅拌桨，是

3、目前许多企业迫切的需求；而对新型搅拌桨的开发和研制也会取得很好的经济效益。1国内外新型桨的研制现状目前国内外许多公司和研究机构，都致力于新型高效节能型搅拌桨的研究开发。如轴流桨的开发，国外比较有名的是加拿大Rprchem公司研制的Maxflo桨，该桨比传统的圆盘涡轮桨传质系数提高40%,功耗降低了50%；美国Lightnin公司研制的A315桨，适用于气液传递，持气量比圆盘涡轮桨高80%，功耗降低45%,产量提高10%〜50%,而产生的剪切力为一般桨的1/4夕卜，还有德国Ekato公司研制的Internoing桨，法国Robin公司的HPM轴流桨等

4、。国外出现的比较典型的径向流搅拌器有Rushton桨等，这些精心设计的桨叶针对特定的工艺要求，达到最佳的搅拌效果和节能效果。国内搅拌桨的开发起步较晚，约始20世纪80年代后期，现阶段研制工作主要集中在：（1）对桨型结构的改进和开发（包括对国外引进的新型桨进行仿制）。如对传统的桨型进行改进或利用科技工作者工作经验积累和实验测试数据开发新型桨，出现了改进自混式圆盘涡轮搅拌器（简称SDT）、CBY桨、LA桨、MT桨和JH桨等。（2）注重对搅拌桨流场和性能的研究°通过从国外引进或自编的软件，对搅拌桨流场进行模拟或图象处理，研究搅拌桨的流场特点和动力学特性，

5、为新型桨的设计和工业放大捉供了有力的参考。径向流搅拌器虽然在桨叶端能够产生很强的剪切作用，易形成湍流扩散，有利于混合，但它同时也容易把反应釜内介质分成以搅拌器为界的上下两个循环区，通常情况下，区间混合时间是区内混合时间的10倍以上，结果使整个釜内的循环混合变得更加困难。而推进式搅拌器可使流体产生轴向流动，循环能力强，但剪切能力相对较弱，局部混合效果较差。国内外开发出了许多新型搅拌桨，它们在各自的应用领域都取得了较好的经济效益。因而开发高效、节能的新型搅拌器并对其性能进行充分研究，使其更好地应用于过程工业，対改造我国传统工业设备，推动我国工业经济的发

6、展具有重要意义。2轴流式搅拌桨国外对搅拌桨操作性能的研究及新型搅拌器的开发工作起步较早，20世纪80年代初,出现了一系列高性能的轴向翼型桨，研究情况也较为透彻和全面，均已进入人规模应用阶段，获得了良好的效果，通过对国外先进桨型的研究，发现其具有重要的学术价值、经济效益和社会效益。典型的轴流式搅拌器有:美国Rochester混合设备公司研制的LighteningA系列桨，其最大的特点是泛点高，特别适用于气液传质过程。在D>1m的实验罐屮，同样的输入功率下A315桨的持气量比圆盘涡轮桨高80%，气体分散量提高4倍，功耗降低45%，同时产量提高10%〜5

7、0%，而产生的剪切力仅有Rushton涡轮桨的25%。徳国Ekato公司研制德In・terming桨，法国Robin公司研制的HPM桨等，它们搅拌器叶径均比传统涡轮桨略大，约为罐内径的47%〜60%，而剪切作用为Rushton涡轮桨的1/4左右。力口拿大Prochem公司研制的Maxflo轴流桨,比传统桨传质系数提高40%,功耗降低60%左右。国内对轴流桨的研究起步较晚,约始于20世纪80年代后期。在新型桨结构开发的同时（如CBY桨、LA桨、MT桨、JH桨等）,也十分注重对其流场特征、动力学特性、泵送能力、循环时间分布等基础性研究和探讨，为轴流桨的

8、设计和应用提供了有利参考。3错位式搅拌桨工业上应用的搅拌桨按照其形成的流场不同分为两类，一类是径向流叶轮，这种搅拌桨具有比