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浅析反应釜的搅拌原理

更新时间:2023-02-23      点击次数:496
  搅拌是涂料生产中重要的单元操作,搅拌装置是反应釜的重要组成部分。搅拌能起到液一液或液一固相间充分混合或分散的作用,从而达到强化传热、加速溶解和化学反应等目的。
  在树脂生产过程中,合理地利用搅拌,对提高产品的质量和缩短反应时间都有重要的意义。
  反应釜搅拌的基本原理
  ①总体流动与湍流脉动搅拌糟内液体运动的方式,不外是周向(切向)流动、径向流动和轴向流动以及这3种流动的组合,这些流动统称为总体流动。从流体力学原理得知,流体做湍流运动时,除总体流动外.还存在着湍流脉动(或称湍动)。所以搅拌槽内处于湍流状态的液体,同时有总体流动和湍流脉动存在。这是物料得以均匀混合的两个因素。总体流动是液体以一定的方向并在较大范围内的宏观流动,它可以使混合液体破碎成较大的液团,从而使槽内各部分物料得到初步的混合。湍流脉动是液体质点在很小距离内做不规则的微观流动,它是由平均流动与大量不同尺寸、不同强度的旋涡运动叠加而成,高速旋转的旋涡与液团之问会产生很大的相对运动和剪切力,液团在这种剪切力作用下被破碎得更加细小,液团中的被分散物进一步细分,从而达到更小尺度上的均匀混合。
  总体流动的大小可用容积循环速率来衡量.它是指单位时间内直接由桨叶排出的液体量及夹带液体一起运动的液体量,与搅拌器的类型、直径、转速及液体的黏度等因素有关。湍流脉动的强弱程度(湍流强度)与液体离开桨叶时的速度头有关。速度头越大,液体的湍动越强,这股液体与搅拌槽内其他液体之间的速度梯度和剪切力也越大。速度头也称动压头,可表示为w2/2g,ω为流速(m/s),g为重力加速度(m/s2)。位体积消耗的能量N/V有着密切的关系,N/V越大,液体的湍动越强总之.一个混合过程一方面是通过主体流动达到一定的调匀度,另一方面通过湍流脉动进一步降低分隔尺度,使之从微观上去看也更加均匀了。
  ②打漩现象当搅拌桨叶置于搅拌糟中心位置(大多如此),槽内液体黏度不高,且搅拌桨叶的转速足够高时,槽内液体都会产生切向流动,甚至使全部液体围绕着搅拌轴团团转。槽内液体在离心力作用下涌向槽壁,使周边部分的液面上升,中心部分的液面自然下降,于是形成一个大旋涡(。搅拌桨叶的转速越高,旋涡的深度越深。这种流动形态叫“打漩”。打漩时混合效果不好,特别是靠近中心处.不同液体层之间,几乎无速度梯度,形成了所谓“固体回转部”的不良混合区。此外,旋涡的形成使容器的容积利用率降低,严重时还会吸入空气,使液体中混入气泡,并使搅拌轴受液流冲击,搅拌器振动加剧。因此,在一般情况下都要抑制打漩。抑制打漩的方法主要有两种,一种是搅拌轴偏置,另一种常用的方法是在搅拌槽内设置挡板。
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