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高黏度流体搅拌器的设计要素

高黏度流体的搅拌器设计，一直是搅拌混合领域中一个很重要的课题。

在我们用多种叶轮对高黏度牛顿流体以及非牛顿流体的混合进行了试验后发现，一个的高黏度液体搅拌器，至少具备两个条件：1.叶轮能提供强有力的剪切，这是减小浓度斑尺寸即分离尺寸的必要条件，如前所述，只有浓度斑足够小，才能产生大面积的界面，促进分子扩散，从而快速达到分子级的混合效果，例如螺带式叶轮和锚式叶轮，通常其d/D都在0.9/0，97左右，即都是所谓近壁型叶轮，在叶轮端部与罐壁之间会产生强烈的剪切，在此消耗了搅拌功率的90%左右。2.由于高剪切区总是只占有罐体积的一小部分，因此只有叶轮能使液体在罐内进行快速的循环，使高剪切区和低剪切区的液体快速交换，才能使全罐快速地达到均匀混合。

长久以来，业内存在这样一种观点，对于近壁型搅拌器，其剪切总是足够的，决定搅拌器混合能力的是叶轮的循环能力，并且还认为要达到全罐均匀混合，液体至少要在罐内循环三次。因此，哪种叶轮能以短时间完成三次循环，那一种叶轮便是混合速率快的叶轮。这一结论，长时间以来被应用在搅拌器的设计中。然而近年来一些具有复杂传动机构的搅拌器，如在回转的同时进行上、下移动的复动搅拌器和使叶轮往复摆动的往复式搅拌器等，此类搅拌器会产生速度脉动，此类速度脉动，我们可以将其理解为液体在一定方向上的周期性的较为激烈的变化，事实证明速度脉动对于促进混合有很大作用。速度脉动原来是湍流操作特有的现象，然而，复动式搅拌器和往复式搅拌器以其上、下往复运动或正、反转运动，在高黏度液体中产生了强的速度脉动，从而获得了高的混合效率。因此可以将剪切、循环和速度脉动归结为快速混合的二要素。这二要素是开发新型高黏度液体搅拌器的依据。

化工搅拌器中高黏流体的刮壁传热

在化工领域，高黏度流体的处理比较常见，在处理高黏流体时，目前广泛采用的推进式、桨式和涡轮式等化工搅拌器工作效率不高，若选用锚式化工搅拌器则会出现近壁面温度不均匀等现象。因此，通常使用螺带式和螺杆式加导流筒处理高黏流体，溶解罐搅拌器服务热情，但有时传热效果并不明显，尤其是生产高分子聚合物时，往往会在釜壁产生黏釜物，而这些黏釜物可大大降低传热效果。如悬浮法生产PVC时，仅0.1MM厚的黏釜物，就能使传热总系数减少35%。而在用连续溶液法或本体法生产聚合物时，产生的黏釜物远大于0.1mm，甚至达到十多毫米厚，近似于绝热操作。

发生这种情况的主要原因是：处理高黏流体时，化工搅拌器的搅拌转速通常很低，普通叶轮造成流体的移动仅能扩展至很短的距离，因而不足以克服流体的黏性力，于是传热面就黏有一层相当厚的高黏流体。要提高传热系数必须将这层黏釜物刮除，即采用刮壁式化工搅拌器来减薄其热边界层黏釜物厚度，以强化传热，并由此倡导了刮壁式传热学理论。

高速机械搅拌器的转速控制

对于经常需要搅拌不同物料的用户来说，能够对机械搅拌器的转速灵活控制非常重要，因为搅拌器的转速灵活，可调整范围大，其可以搅拌的物料的种类就越多，适应的工况就越广。

一般来说，在机械搅拌器生产中我们常常采用电磁调速、变频调速这两种办法来解决搅拌器的调速问题，由于牵扯到复杂的调速工作原理，我们在此不作原理方面的叙述，因为我们在使用搅拌器的过程中也无需知道其内部的复杂工作原理，我们只需要知道哪种调速方式更适合我们即可。

1.电磁调速，适用于中低功率的机械搅拌器中，如果搅拌器的功率较大，需另外加装启动装置，具有以下优点：工作稳定，价格低廉，方便维护，调速范围大，可以调整转矩。缺点是：1.容易受到环境的影响，恶劣的工作环境下尽量限制采用；2.没有的控制功能，往往需要加装控制器和制动装置；3.节电性能较差，并且没有电路保护功能。

2.变频调速，适用范围更广，这体现在两方面，一方面是功率的适应上，低功率到大功率的机械搅拌器都可以应用这种调速方式，并且这种调速的加速较为平稳，不会对电路造成冲击；另一方面体现在对工作环境的适应上，变频调速采用全数字控制，几乎不受环境影响。不仅变频调速的适应性更广，并且对电路的保护和控制装置也更为完善，但是缺点是造价略高，会提高整台机械搅拌器的成本。关于速度的控制，下图非常具有代表性，可能对您有所帮助。下图中不但提到了转速还有部分选型内容。