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桨式和涡轮式搅拌器传热系数关联式

早的搅拌罐传热关联式是由Chilton于1944年提出的，对于使用单层平桨、并有碟形封头的圆筒形搅拌罐，其被搅拌液体对罐壁和内冷盘管的表面传热系数关联式分别如下：

以后许多研究者改变搅拌器的形状和相对尺寸进行传热研究，提出了很多搅拌罐传热关联式，由于一个关联式只对应于一个几何构形，这些关联式不便使用。

20世纪60年代中至70年代初日本的水科笃郎和永田进治等提出了包含多种桨型和多个尺寸参数的统一关联式，黑河搅拌器，如永田对于桨式和涡轮式两种叶轮，且罐内有挡板而无内冷管的情况，并Re大于100。得如下关联式：

对于罐内无挡板而有内冷盘管的情况，则物料对罐壁的表面传热系数关联式为：

当除去内冷管时，则须将上式的系数由0.51改成0.54。产生这6%的差别是由于内冷盘管的遮蔽效应。

永田也得出在Re>200，2上式中包含了叶轮的多个几何参数，如叶径6、罐径D、叶轮离罐底度c、叶片倾角、叶片数孔。和液高等，大大拓宽了公式的适用范围。

20世纪70年代，日本的佐野雄二等对于桨式、涡轮式叶轮在湍流域的场合，进一步建立了罐内液体的单位质量搅拌功率ε与液体对罐壁和内玲管壁的表面传热系数的联系，得到了适用性广、且形式更简单的关联式：

式中，为被搅液对夹套的表面传热系数．W/(㎡.K)；c为被搅液对内冷管壁的表面传热系数．W／(㎡.K)；dc为内冷管外径．m；ε为单位质量被搅液消耗的搅拌功率，W/kg；v为被搅液运动黏度.㎡/s。

式(5- 17)计算物件时须以流体的本体温度和壁温的算术平均值作定性温度。

三叶推进式搅拌器的优缺点：

典型轴流桨，适合低黏度流体的混合、传热、循环、粒子悬浮、溶解等

优点：低剪切、强循环、低能耗

缺点：高速运行、细长轴时需带中间轴承或底轴承，整体浇铸叶轮，不宜在大型装置中使用

应用实例：一个直径为2900mm，容积为33平方米的氢化液贮槽，内含1%雷尼镍催化剂，搅拌的目的是防止催化剂沉淀以便氢化液的输送。实践证明，一个直径为600mm的三叶推进式搅拌器在250r/min下运转，在全挡板条件下完全可以满足工艺要求，而所需的电动机功率仅为3kW，但搅拌轴需要中间轴承，易磨损。

为区分叶轮排演的流向特点，根据主要排液方向将典型叶轮分成径流型和轴流型两种。平叶的桨式、涡轮式是径流型，螺旋面叶片的螺杆式、推进式是轴流型。折叶桨则居于两者之间，一般认为它更接近于轴流型。不过这种分法是近似的，是以主要流向来分的。

搅拌雷诺数是搅拌罐内液体流动状态的一种量度。图2—2形象地表示了八平直叶涡轮和螺带式叶轮在不同雷诺数下，搅拌罐内的液体的流动状态。

对于涡轮式叶轮，若叶轮转速很低，在Re不大于10的区域，仅叶轮周围韵液体随叶轮旋转，而远离叶轮的液体是停滞的，顶入式搅拌器，如图中-A1所示，不锈钢搅拌器，因而混合效果很差，混合时间也非常长，见虚线(1)。在此区内，液体的流动是层流，叶轮旋转的阻力主要是黏滞阻力。因而N与Re成反比，如曲线(2)。叶轮旋转引起的离心效应可忽略不计，排出流量，见曲线(3)。

当Re增加到大于10，涡轮式叶轮旋转所产生的离心力就不可忽视。此离心力产生了排出流量，使角动量传递到远处的液体。这样远离叶轮的液体开始流动，而使Nv- Re曲线偏离曲线(2)的延伸线。在此区内，如曲线(3)所示，曲线上升的坡度很陡，混合大为改善，但在靠近叶轮上下部分仍然出现环形的停滞流区。

当Re数增加到数百，涡轮式叶轮周围的液流变成湍流。在区域c，排出流量显著增加，曲线(3)达到了大值。在区域A和B中观察副的停滞区已消失。Re进一步增加，化灰罐搅拌器，湍流域逐渐扩大，直至终湍流域占完全优势。因此区域c是一个层流和湍流共存的过渡区。

在无挡板时，在Re约为90的过渡流域，涡轮式叶轮的排出流达到大值；而在有挡板时，排出流量在湍流域达到大。