






如何通过搅拌器搅拌高黏流体
工业生产中高黏度流体的使用日渐增多,许多高分子聚合物都是高黏度流体,它们很多又是非牛顿流体,在搅拌器的搅拌过程中黏度还会发生变化,因而对搅拌器的要求就更高,同时,也要求搅拌器能够适应黏度的变化而完成搅拌操作。
高黏流体的搅拌常泛指互溶的高黏度液体间的混合。但高黏流体搅拌在工业中也有分散、固体溶解、化学反应等多种非均相操作。
搅拌器工作时,用搅拌器对低黏度互溶液造成湍流并不困难,但黏度达到较高水平后,由于黏滞力的影响,就只能出现层流状态。尤其困难的是,这种层流也只能出现在搅拌器的附近,离桨叶稍远些地方的高黏度液体仍是静止的。这样就很难造成液体在搅拌器内的循环流动,即在器内会有死区存在,对混合、分散、传热、反应等各种搅拌过程十分不利。所以,高黏度液体搅拌的首要问题就是要解决流体流动与循环的问题。在这种情况下,不能靠增大搅拌器的转---提高搅拌器的循环流量,反应釜搅拌器,因为流体黏度较高时,搅拌器排出的流量很少,转速过高还会在高黏度溶液中形成沟流,而周围液体仍为死区。较为有效的解决办法是设法使搅拌器推动范围的流体。因此,高黏度液体的搅拌器直径与器内径之比、桨叶的宽度与器内径之比都要求比较大,有时还要求增加搅拌器的层数,以增大搅拌范围。



黏弹性流体兼有黏性液体与弹性固体的特性,能在变形后呈现弹性恢复,具有与非依时性和依时性这两类非牛顿流体的黏性效应。聚合物熔体和溶液是典型的黏弹性流体,在定态剪切下表现出前述纯黏性非牛顿流体的特性,而当剪切发生变化(包括扩大、收缩流和非定态流动)时则表现出弹性。黏弹性流体具有以下特异流动行为。
(1)爬杆效应(weissenberg效应),用搅拌器搅拌黏弹性流体时,转轴处的液面沿轴上升,离轴较远处的液面下降。这一行为与牛顿流体正好相反。为此在设计流体黏弹性较强的搅拌器时,应选择合适的搅拌器。否则,会因爬杆效应使流体全部包裹在搅拌器上,与搅拌轴同步旋转,芜湖搅拌器,从而使混合和传热等过程均不能正常进行。
(2)膨胀效应(barus效应),黏弹性流体从圆管或小孔中流出时有射流膨胀现象,此时流出液的大直径dmax可达圆管内径d的2~3倍。黏弹性流体的膨胀程度与所流经的圆管长度有关,圆管越长,膨胀程度越小;而当圆管充分长时,膨胀比b (b=dmax/d)会达到一定值。膨胀比在聚合物加工中是一重要现象,通过测量膨胀比可获得法向应力差的信息。
(3)记忆现象(又称弹性滞后),施加压力梯度使黏弹性流体在管内流动;当突然移去压力梯度,黏弹性流体将反向移动一段距离后才停止。
(4)反向次流,在液体中插入一旋转圆盘,形成的主流是切向流,搅拌器生产,同时在转盘下方形成轴向次流。在牛顿流体中,次流的方向是轴中心处流体向上而四周流体向下;黏弹性流体则相反,轴心处流体向下而容器四周的流体向上运动。反向次流对搅拌器的搅拌、传质等操作是一个重要的影响因素。
螺杆螺带搅拌器技术参数
螺杆螺带式搅拌器的叶片是把细长形的金属卷成螺旋状而制成的,它是搅拌高黏度流体时不可缺少的一种叶轮形式。
螺带的宽度约为叶径的5%~15%,通常为10%。螺带的数量一般为2,称之为双螺杆螺带搅拌器;也有用一条螺带的单螺带叶轮;有时将一枚螺带放在螺杆外侧,另一枚螺带放在中间,并使叶轮转动时,内外两条螺带推动液体前进的方向相反,螺杆螺带搅拌器设计时使得两条螺带推动液体的排量相同,这种螺带称内外单螺带。与内外单螺带类似的还有螺带-螺杆式叶轮,螺带与螺杆分别使液体向相反方向流动,使全罐形成整体的轴向循环,在设计螺带-螺杆式叶轮搅拌器时,也需注意使螺带与螺杆的排量相等,由于螺带搅拌器是用于搅拌高黏度流体的,故其叶径与罐径之比应取得大,至少应等于0.9,大的可使叶轮与罐之间几乎无间隙。而且为了提高传热能力,极力减少罐壁上的附着物,还可在螺带上装刮板。
螺带的安装高度通常取罐底至液面的高度。螺带旋转一周的高度称螺距,一般螺带为一至二个螺距。一个螺距的高度约等于叶径。搅拌高黏度流体时通常使用锚框式和螺带式叶轮,然而二者的混合效果大有区别,锚式叶轮几乎不产生上---动,在罐中心部的混合效果也较差,且液体黏度越高,这种缺点越明显。另一方面,螺杆螺带式搅拌器叶轮利用其本身的结构特点和液体的黏性,产生以上下循环流为主的流动,随搅拌器搅拌轴旋转的方向不同,罐内有螺带存在的外周部液体被向上推或向下压,同时在罐中心部则液体相应地下降或上升,搅拌器厂家,从而形成全罐液体的上下循环流动。至于哪一种旋转方向好,不能一概而论,尽可能以小试确认。有时,搅拌器回转方向不同,所需搅拌功率也不同。



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