混合运动

许多不同的搅拌机应用都可归为混合运动。这些应用中,简单的液体混合、液体存储、传热和间歇反应器都是一些比较常见的。搅拌等级设计方法着重于同类元素混合或涡轮搅拌设计,但也未忽视某些应用的独特性。为了找出和量化混合问题中的共同特性,比如尺寸,难度和动态响应,这些因素都会被考量在整个设计过程。 对于混合运动的问题,尺寸是指当量体积,难度是指液体的粘度,动态响应则是指主体流速。混合运动的搅拌等级设计方法可分解如下:

范畴:当被搅拌的介质是单项液体或是混合液体时,混合运动的搅拌等级设计方法应当被考虑采用。有时候,介质中含有微量固体或有气体生成,但其表现得就像是液体的一部分,这时混合运动的设计方法可被使用。

尺寸:对于混合运动搅拌等级设计方法中搅拌机尺寸大小是指“当量体积”。 当量体积等于实际体积乘以比重。

难度:流体粘度是流体运动中最大的阻力,即便在湍流的情况下。通过研究粘度对流体速度和工艺效果的影响,我们可以确定流体属性和搅拌机设计尺寸之间的关系,其属于搅拌等级设计方法。

动态响应:涡轮搅拌机的终极目标就是要达到理想的工艺效果。然而,实际情况是很难非常精准得表达出工艺效果,或者将效果关联到某个单一的搅拌机。 因此, 设计逻辑应该始于选择一个合适的动态响应,从而使搅拌机的设计达到那个响应。

对于混合运动的应用来说动态响应就是主体流速。将叶轮的排液量除以正方形容器的横截面积(使其容器体积等同于实际容器)计算得出主体流速。大量的工艺经验表明,主体流速的大小会直接影响到工艺效果相关的搅拌强度,就是说不考虑批量规模的话,流速通常决定了“强度”。 主体流速范围从6 到 60英尺/分钟已可基本涵盖大多数涡轮搅拌器混合运动的应用特征。为了方便和一致性考虑,搅拌等级1到10级被用于描述主体流速相关的混合运动应用,如下公式:

 搅拌等级=  主体流速(英尺/分钟) 
 6

虽然搅拌等级直接关联到主体流速,但其真正的目的是要与表达工艺效果的搅拌强度相关联,如下表格所示。这些定义的运用可加强应用经验的表达。由于搅拌等级的级别是基于流体运动和工艺性能,因此设计等级不会因为不同的叶轮而改变。搅拌机的选择,功率和转速的组合,会随着叶轮的效率而改变。对于混合运动的应用,高效叶轮例如XE-3,HE-3和SC-3,将会是最佳选择。

搅拌等级

 

主体流速(英尺/分钟)  

工艺性能描述

1
2
  6
12
 

搅拌等级1和2级是需要最小流速即可实现工艺效果的应用

搅拌等级达到2的搅拌能力:

  • 如果液体间的比重差异小于0.1,易溶液体能均匀混合
  • 如果粘度比小于100,易溶液体能均匀混合
  • 可完全控制一批流体
  • 液体表面产生平缓的流动
       
3
4
5
6
  18
24
30
36
 

搅拌等级3-6级是化工行业最常见的。其流速足以控制工艺条件中微小变量,从而达到常规搅拌效果。

搅拌等级达到6的搅拌能力:

  • 如果液体间的比重差异小于0.6,易溶液体能均匀混合
  • 如果粘度比小于10,000,易溶液体能均匀混合
  • 悬浮固体(<2%)的沉降速率2-4英尺/分钟
  • 在粘度较低的物料情况下,液体表面产生微小波动
  • 除了最苛刻的工况条件,可提供足够的搅拌以胜任所有热传递过程
       
7
8
9
10
  42
48
54
60
 

搅拌等级7-10级是需要高流速来实现最大搅拌强度的应用,比如关键反应釜。

搅拌等级达到10的搅拌能力:

  • 如果液体间的比重差异小于1.0,易溶液体能均匀混合
  • 如果粘度比小于100,000,易溶液体能均匀混合
  • 悬浮固体(<2%)的沉降速率4-6英尺/分钟
  • 在较低粘度的物料情况下,液体表面产生强烈翻腾
  • 可在最短的时间内完成一釜料的均匀混合
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