宽粘度域搅拌器的开发及其研究进展.pdf

《宽粘度域搅拌器的开发及其研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第41卷第1期化工机械1一一————————————————————————————————————————————————————————一宽粘度域搅拌器的开发及其研究进展4陈明强料刘景亮钱路燕张义堑刘宝庆(浙江大学化工机械研究所)摘要考虑到过程工业中诸多混合体系的变粘特性以及传统搅拌器应用范围的局限性，研究开发宽粘度域搅拌器很有必要。在介绍单一叶片式和双轴组合式宽粘度域搅拌器类型、结构特点和应用范围的基础上．概述了其性能研究的国内外进展，分析了各宽粘度域搅拌器的优、缺点。最后对单一叶片式和双轴组合式宽粘度域搅拌器进行了比较，明确了发展趋势，并指明宽粘度域搅拌器的选用应兼

2、顾体系物性的变化、设备结构的复杂程度、功率及混合特性等因素。关键词宽粘度域搅拌器大叶片搅拌器双轴组合式搅拌器研究进展中图分类号TQ051．7+2文献标识码A文章编号0254-6094(2014)014)001—06搅拌操作广泛应用于化工、石化、医药、食品、冶金、造纸以及污水处理等过程工业中，特别是在匀化、乳化、发酵及聚合等操作过程中发挥了重要作用。然而国内外的调查研究发现，在搅拌工业中普遍存在桨形单一、选型不合理、结构与操作参数远离优选值以及规模效益低等问题，这严重影响了搅拌混合效果和企业的经济效益。传统搅拌器大都为小叶片搅拌器，即其在釜体纵剖面的投影所占比例较小，典型的如

3、桨式及涡轮式搅拌器等，具有结构简单、操作方便及设计方法相对成熟等优点，但其功能单一，只适用于特定的工艺流程。实际化工过程则较为复杂，粘度的变化、相态的转变以及热量的传递等往往同时存在。典型的如一些有机聚合过程，开始时物料的粘度很低，随反应的进行粘度会越来越高，有的甚至在反应后期还会析出固体粒子。显然对于这样的变工况体系来说，如果直接采用传统的单一小叶片搅拌器，很难全程较好地满足不同阶段的搅拌需求。因此，为确保搅拌槽内流体得到较好的混合，更好地满足工业生产中不同阶段的搅拌需求，工业上采用两种方法来解决这个难题。一种是选用单一叶片式宽粘度域搅拌器，该类搅拌器具有结构简单、动密封

4、容易且运行维护成本低等优点；另一类是选用组合式搅拌器，即在同轴或异轴上安装多个搅拌器。但文献报道表明，同轴上安装多个搅拌器有时并不能满足变粘体系的搅拌需求¨]，而双轴组合式搅拌器因其组合的多样性和工作模式的灵活性而具有良好的综合性能。1单一叶片式宽粘度域搅拌器1．1类型与应用目前，单一叶片式宽粘度域搅拌器主要有美国LIGHTNIN的A315搅拌器、法国ROBIN的HPM搅拌器、德国EKATO的INTERPRO搅拌器以及日本住友重机、神钢泛技术、三菱重工各自开发的最大叶片式(Maxblend，MB)、泛能式(Full—zoFle，FZ)、叶片组合式(Sanmeler，SM)搅

5、拌器，特别是后三者在过程工业实际生产中应用较多，表现出良好的综合性能和灵活适应性口’3

6、。MB搅拌器由上部带栅格的平叶片和下部延长板两部分组成。下部延长板排出的流体为放射流，达到槽壁后转换成轴向循环流，当流体到达栅格处时，可被剪切细化，且液位较低时MB搅拌器也能进行有效混合。此外放射流具有冲刷釜壁的作用，能加快传热面附近的流体更新，进而提高传热效率，但其功耗是三者中最大的。Fz搅拌器由上、下叶片交错配置组成。上桨{国家自然科学基金项目(21206144)和中央高校基本科研业务费专项基金项目(2012QNA4018)。t}陈明强，男，1989年9月生，硕士研究生。浙江省杭州市

7、，310027。2化工机械2014拄叶的底部有两个对称的延长板，起到连接上、下桨叶之间流动的作用；下桨叶的外缘为向后弯曲60。的后掠状叶片，可增加放射流的排出；上、下桨叶问留有适当间隙和600的交错配置角，使上、下桨叶所产生的流场进行交汇。其功耗低于MB搅拌器，但高于SM搅拌器。SM搅拌器由左右非对称排列的平叶片和斜叶片构成，即4块倾斜安装的小叶片以及下部叶片。斜叶片有助于轴向流的形成，而下部叶片能增加放射流的排出。SM搅拌器产生的流场是轴中心流体先被向下吸引，再绕轴以狭窄的流路下降到槽底，然后再从外围旋转向上，从而形成一个大的整体循环。SM搅拌器也是轴向流和放射流相结合的

8、搅拌器，同样有着良好的传热性能。上述3种搅拌器的共同特点是叶片在搅拌槽纵剖面上的投影占纵剖面的比例较大，均在50％～60％之间，且叶片呈单一的平板状，使得槽内流体循环路径单纯，剪切分布均匀，混合时间较短。因此，以上3种搅拌器不仅适合于固液悬浮及晶析等单元操作，也适合于液液分散和从液面吸入气体的气液传质过程，同时近壁的局部传热膜系数较均匀，也提高了整体传热膜系数。1．2研究进展1．2．1国外研究进展20世纪80年代末，日本的住友重机及三菱重工等公司从开发新型高效聚合反应器的目的出发，开发了MB、FZ、SM搅拌器，这3