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在搅拌器的搅拌过程中,我们常用均一化时间θm来定量地表示混合速率。均一化时间θm的定义是:将两种完全互溶,但其物理或化学性质(如电导率、颜色、温度、折光率等)有差异的流体通过搅拌使之达到规定混合程度所需的时间。由于测量混合时间的种种条件以及所要求达到的终均匀程度是人为确定的,故θm的数值仅在相同的测试条件下有相互比较的价值。
在对比不同搅拌叶轮的混合速率时常用无量纲混合时间,即混合时间数Tm:
Tm=θmN
Tm的物理意义为:达到规定混合,搅拌器叶轮所需的转数。Tm值越低,则表明该叶轮的混合速率越高。
在湍流混合时,各种叶轮的Tm为一常数;而在高黏度液体的层流搅拌时,对于那些适合于高黏度液体混合的叶轮,如螺带式或螺杆式叶轮等则Tm亦为一常数;然而对于一些不适合高黏度液体混合的叶轮来说,脱硫搅拌器,例如用d/D=0.5左右的盘式涡轮在层流下混合高黏度液体时,由于罐内有混合死角,不能求得确切的均一化时间θm,故也不能算得Tm值。
对于搅拌器来说,工业搅拌器,容易实现的混合结果,就要数低粘度互溶液体之间的混合了,这本身就是一个纯物理的混合过程。但是,通化搅拌器,兵势,水形,有些情况下低粘度的互溶液体之间的混合就没有那么单纯,还伴随着一些化学反应,如果处理的不好就会达不到要求,搅拌时间短了,效果不到位,搅拌时间长了,化学反应不会停止,反而进入下一步的反应中,这些复杂情况也加大了对搅拌器控制的难度。
对搅拌器的控制难度体现在两个方面:
个体现在对搅拌时间的控制上,低粘度互溶液体的化学反应是我们所需要的,反应搅拌器,但是这并不等于说,我们需要这些互溶液体的终的化学反应结果,而是到达某一个阶段就可以了,这就需要我们要控制好搅拌器的搅拌时间,不然,化学反应会一直持续,并产新的化学反应的话,那搅拌后的流体就无法正常使用了。
搅拌器中不互溶液体的搅拌
不互溶液体的搅拌的目的有的是把分散相的液滴直径细化,以得到均匀的分散质,如制备悬浊液和乳化液;有的是使液滴细化,增大相间接触面积,以进行下一步的萃取或化学反应等。对于化学反应只有传质速度低于化学反应速度时才有利用搅拌器来强化反应过程的问题。
在制备悬浊液、乳化液时,是通过分散达到罐内的两相液体均匀状态。评价这一搅拌操作的指标就是分散相的分散度(如分散相的比表面积或分散相的液滴直径分布)和达到这一指标的操作时间,在搅拌作用下进行萃取、化学反应时,其终目的是某一物质成分的传递或某些物质间的反应。其评价指标是传质速度与反应速度,而这时搅拌器的搅拌作用仍是使液相分散细化,相接触面积、增大传质系数和反应速度。不过这时并不一定要求全罐内都达到均匀的分散状态,而只要在罐内的局部区域,例如搅拌叶轮的附近,有强烈的分散作用,使罐内液体顺序循环经过这个区域发生传质与反应,然后再循环流到罐内其他区域就可以了,因此可以说.使分散相细化分散,并在罐内造成循环流动,这就是不互溶液体搅拌过程对搅抖的基本要求,其中主要的就是要求搅拌有细化分散的作用。
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