泰州攪拌器-中拓鼎承-石灰漿液攪拌器

黏彈性流體對攪拌器的影響

黏彈性流體行為可以對攪拌器的混合作用產(chǎn)生巨大的負效應。黏彈性流體的典型特征是具有法向應力差、彈性回縮、應力突增(Overshoot)現(xiàn)象。這些特征可以顯著地影響混合行為。黏彈性流體流場中力學特征明顯地不同于其他流體。

對于牛頓流體，由于攪拌的離心作用，流體在攪拌器內(nèi)呈漩渦狀；與此相反，黏彈性流體在攪拌過程中明顯的特性是具有彈性。

彈性是材料在受力形變時試圖維持原來的形狀或形變試圖恢復原來的形狀的一個特性。因此在攪拌操作中，彈性使材料試圖維持原來的形狀而不產(chǎn)生混合。黏彈性流體在運動時，總是產(chǎn)生垂直于剪切面的法向應力差，該法向應力差會引發(fā)二次流，促使攪拌器中的流體產(chǎn)生爬桿現(xiàn)象——Weissenberg效應，即由攪拌器葉片端部吸入流體，水處理攪拌器，沿攪拌軸方向排出。

1974年，Ulblecht曾對有關圓球、圓盤和攪拌器在黏彈性流體中旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的二次流流型進行了實驗研究，實驗表明：球在無彈性流體中旋轉(zhuǎn)時，由于慣性力使流體沿攪拌軸吸入，再在球表面由慣性拋出，形成軸向循環(huán)，然而在彈性強的黏彈性流體中，由于法向應力的存在會產(chǎn)生相反方向的流動，當兩種力剛好平衡時，會在球表面形成一個孤立的漩渦，在此漩渦內(nèi)的流體與釜內(nèi)其余流體不混合。 在黏彈性流體的攪拌中，石灰漿液攪拌器，使用螺桿-導流筒、錨式、框式攪拌器，是比較合適的。

我們先來看看刮壁式攪拌釜結(jié)構(gòu)。

說到刮壁式攪拌釜結(jié)構(gòu)，我想起來今年年初的一個化工攪拌器的設計，攪拌釜為日本生產(chǎn)順丁橡膠的C&R式反應器，采用螺帶-導流筒式攪拌器，設有三重刮壁機構(gòu)，即在導流筒內(nèi)壁面、導流筒外壁面和攪拌器的內(nèi)壁面都裝有刮壁機構(gòu)，使流體在導流筒內(nèi)部產(chǎn)生很強的循環(huán)。當然，那種設計并不是，也可將化工攪拌器由螺帶式攪拌器換成螺桿式攪拌器，不銹鋼攪拌器，以強制流體在導流筒內(nèi)、外進行循環(huán)。

對于刮壁式攪拌釜來說，刮板的形狀與攪拌功率和傳熱效率之間有直接關系。當攪拌釜需要通過夾套撤除聚合熱時，理想的刮壁作用是刮板將其刀口前面貼近傳熱壁面的冷流體刮起，并與攪拌釜中部的熱流體均勻混合。我們曾設計并研究了多種形狀刮板的傳熱效果如下圖所示。研究結(jié)果表明，B結(jié)構(gòu)的傳熱效率好。

為區(qū)分葉輪排演的流向特點，根據(jù)主要排液方向?qū)⒌湫腿~輪分成徑流型和軸流型兩種。平葉的槳式、渦輪式是徑流型，螺旋面葉片的螺桿式、推進式是軸流型。折葉槳則居于兩者之間，一般認為它更接近于軸流型。不過這種分法是近似的，是以主要流向來分的。

攪拌雷諾數(shù)是攪拌罐內(nèi)液體流動狀態(tài)的一種量度。圖2—2形象地表示了八平直葉渦輪和螺帶式葉輪在不同雷諾數(shù)下，攪拌罐內(nèi)的液體的流動狀態(tài)。

對于渦輪式葉輪，若葉輪轉(zhuǎn)速很低，在Re不大于10的區(qū)域，僅葉輪周圍韻液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)，而遠離葉輪的液體是停滯的，如圖中-A1所示，因而混合效果很差，混合時間也非常長，見虛線(1)。在此區(qū)內(nèi)，液體的流動是層流，葉輪旋轉(zhuǎn)的阻力主要是黏滯阻力。因而N與Re成反比，如曲線(2)。葉輪旋轉(zhuǎn)引起的離心效應可忽略不計，排出流量，見曲線(3)。

當Re增加到大于10，渦輪式葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力就不可忽視。此離心力產(chǎn)生了排出流量，使角動量傳遞到遠處的液體。這樣遠離葉輪的液體開始流動，而使Nv- Re曲線偏離曲線(2)的延伸線。在此區(qū)內(nèi)，如曲線(3)所示，曲線上升的坡度很陡，混合大為改善，但在靠近葉輪上下部分仍然出現(xiàn)環(huán)形的停滯流區(qū)。

當Re數(shù)增加到數(shù)百，泰州攪拌器，渦輪式葉輪周圍的液流變成湍流。在區(qū)域c，排出流量顯著增加，曲線(3)達到了大值。在區(qū)域A和B中觀察副的停滯區(qū)已消失。Re進一步增加，湍流域逐漸擴大，直至終湍流域占完全優(yōu)勢。因此區(qū)域c是一個層流和湍流共存的過渡區(qū)。

在無擋板時，在Re約為90的過渡流域，渦輪式葉輪的排出流達到大值；而在有擋板時，排出流量在湍流域達到大。