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除了靠近液面中心区以外,在机械搅拌器各搅拌速度下,液体的流型是相似的,邯郸搅拌器,因此,可假设流速的增大与叶轮转速成正比。大周向速度等于2πNrc,因而罐内任何位置的u1值可方便地由公式求得。八平直叶涡轮在无挡板搅拌罐内的流速分布如图2-3所示,图下半部的(c)表示周向流,框式搅拌器,流线越密表示周向速度越大,(b)表示由叶片排出的径向流遇到罐壁后改成轴向流,再返回叶轮,从而形成上、下循环流动,图中(a)表示在不同液体高度上周向流流速的分布。
若将搅拌器中两种性质不同,但互相溶解的液体一起搅拌,将发生两种过程,首先是两种液体被破碎成块团(或称溶质团、浓度斑),并彼此掺合起来,这些块团是不规则的,块团的尺寸随搅拌器的搅拌而连续地减小。同时这两种流体间的扩散将通过块团的边界进行,边界处的组成先发生变化,泥浆搅拌器,逐渐扩展至块团内部,终达到两种液体的分子级的混合。若不是液体先被打碎成小块团、形成大量接触面的话,扩散过程进行很慢;然而若没有扩散过程,即使搅拌器长时间连续不断地搅拌也不能获得分子级均一的混合物。由此可见,“破碎”和“扩散”是整个均匀混合进程中两种不同性质的过程。前者是减小块团的尺寸,后者是消除混合物相邻区域之间浓度上的差异。所以这两者需要用不同的物理量来描述。如用Danckwertz定义的分离尺寸L(Scale ofSegregation)和分离强度I(Intensity of Segregation)来描述。
这里介绍一些常用桨宽b的数据。对涡轮式,在不互溶液-液中搅拌时,取d/D=1/3,叶片数=4,桨宽b=(0.05~0.1)D。在气-液分散操作中,取d/D=1/3.则取(b/D)n=0.15~0.3。桨式的b=(0.1~0.25)D。锚式、框式及螺带式其桨宽b=0.1D。
关于机械搅拌器在搅拌轴上的安装层数,一般都是从叶轮的搅动范围来考虑的,液层过高则要考虑设置多层叶轮。对于低黏度液体,如黏度小于5000mPa.s时径流型叶轮可搅动罐内上下范围为桨径的4倍,所以对常用的液层降度H=D时,只要一层叶轮即可。推进式叶轮一般也在粘度大于110mPa.s及液层深度H>4d时才取积层。对于高黏度液体,当黏度达到50000mPa.s时,上下可搅动的液体范围但是桨径的1/2,所以这时必须增加机械搅拌器层数。多层搅拌如下图。快速型机械搅拌器一般在H>1.3D时设置多层机械搅拌器,且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。
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