《化工原理》第四章液体搅拌.ppt
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1、1,第 四 章 液 体 搅 拌,通过本章学习,掌握常用典型搅拌器的性能 ,以便根据搅拌目的、物料特性和工艺对混合指 标的要求,选择适宜结构形式的搅拌装置并确定 最佳的操作条件(如转速、功率等)。,学习目的 与要求,2,使两种或多种不同的物料达到均匀混合的单元操作称为物料的搅拌或混合。,搅拌,搅拌的目的,(1)使被搅拌物料各处达到均质混合状态 (2)强化传热过程 (3)强化传质过程 (4)促进化学反应,概述,3,第 四 章 液 体 搅 拌,4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备,4,一搅拌设备的基本结构,搅拌设备,搅拌装置,轴封(填料函密封和机械密封),搅拌槽(釜),搅拌器,传动机
2、构,叶轮,搅拌轴,槽体,附件(挡板、导流筒等),5,图4-1典型的搅拌设备,1搅拌槽;2搅拌器;3搅拌轴;4加料管;5电动机;6减速机;7联轴节;8轴封;9温度计套管;10挡板;11放料阀,一搅拌设备的基本结构,动画20,6,二机械搅拌器的类型,平叶(如平叶桨式、平直叶涡轮式) 折叶(如折叶桨式) 螺旋面叶(如推进式、螺带式、螺杆式等),叶片形状,7,适用于低中粘度的有桨式、涡轮式、推进式(又称旋桨式)及三叶后掠式; 适用于高粘度的大叶片、低转速搅拌器,如锚式、框式、螺带式、螺杆式及开启平叶涡轮式等。,对液体黏度适应性,二机械搅拌器的类型,8,一类以涡轮式为代表,具有流量小、压头较高的特点。平
3、桨式、锚式、框式也属于这一类搅拌器,但其生产的压头较低。 一类以推进式为代表,具有流量大、压头低的特点。螺带式,折叶桨式等也属于此类。,工作原理,二机械搅拌器的类型,9,三搅拌器的性能,几种常用搅拌器的典型尺寸比例、操作参数(主要指转速或叶片端部周围速度)、对液体粘度的适用范围及搅拌槽中液体的流动状况都标注于表4-1中。,10,第 四 章 液 体 搅 拌,4.1 搅拌器的性能和混合机理 4.1.1 搅拌设备,4.1.2 搅拌作用下流体的流动,11,一搅拌器的基本流型,搅拌槽的流动: 1.在搅拌槽内形成一个循环流动,称为总体流动,达到大尺寸的宏观混合; 2.高速旋转的叶轮及其射流核心与周围流体产
4、生强剪切(或高度湍动),以实现小尺寸的均匀混合。,12,搅拌槽内液体进行着三维流动: 径向流 周向流 轴向流,一搅拌器的基本流型,13,二流体的流动状态,搅拌雷诺数,叶轮直径,搅拌器转速,液体黏度,液体密度,14,图4-2 (a),叶轮周围液体随叶轮旋转作周向流,远离叶轮的液体基本是静止的,属于完全层流。,二流体的流动状态,15,图4-2 (b),液体的运动达到槽壁,并沿槽壁有少量上下循环流发生,此现象为部分层流,仍为层流范围。,二流体的流动状态,16,图4-2 (c),桨叶附近的液体已出现湍流,而其外周仍为层流,此为过渡流状态。,二流体的流动状态,17,图4-2 (d),流体达湍流状态。若槽
5、壁处无挡板时,由于离心力的作用,搅拌轴附近会形成旋涡,搅拌器转速越大,形成的旋涡越深,这种现象称为“打旋”。,二流体的流动状态,18,图4-2 (e),槽内加挡板,抑制“打旋”现象发生。,二流体的流动状态,19,三搅拌槽内液体的循环量和压头,1排液量和液体的循环量,指参与循环流动的所有液体的体积流量(包括排出流量和诱导流量)。,排液量,从叶轮直接排出的液体流量称为排液量。,循环量,20,2搅拌槽内液体的压头,搅拌器叶轮旋转时既能使液体产生流动,又能产生用来克服流动阻力的压头。压头通常用速度头的倍数来表示。,液体离开叶轮的速度,因此压头,功率,三搅拌槽内液体的循环量和压头,21,3搅拌效果与q/
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