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拌装置中的搅拌体系分析

今天我们来分享一下搅拌器放大过程中的搅拌体系分析。通常来说，搅拌器的搅拌体系中某一点的状态可以通过一系列状态变量来表示。如温度、压力、流速、浓度等。作为一种基本方法，一个复杂的体系常常可以分解成几个简单的子体系进行实验和分析，从而使所获得的基本数据更有表征的价值，如在小试和模试中通常将反应和传递因素进行单独研究。但是被分离的变量之间常常存在互动和耦合效应，所以中试时经常将它们重新合并研究。如果两个子体系之间的连接是单方向的（比如i到j，j体系的输入=i体系的输出），则两个体系通常是独立的。对于两个变量是明显互相耦合在一起的，要避免将它们分离研究，或必须研究它们之间的耦合效应。举例来说，可以将一个复杂的化工过程分成进料段、反应段和后处理段进行分离研究，其中搅拌器的反应器往往是复杂的单元器，但难以再继续细分。

当体系确定，输入变量、输出变量、作用参数等随之可以确定。比如，输入变量可以包括进料中的化学组成和纯度等。输出变量可以包括流出物的化学组成，流出速率等。作用参数包括进料速率、催化剂类型、反应器进口温度、反应器进口压力、再循环流率等。当完成对子体系的定义后，需要对单个子体系进行研究，即小试研究。当小试完成后，需要考虑放大到模试。在模试阶段，除了考虑与小试过程同样关心的变量——转化率外，还要考虑副反应问题、热力学平衡、物理性质、化学平衡、热传递、相间和相内的质量传递、流体或固体的流动等。

桨式搅拌器通常仅有二个叶片，是搅拌叶轮中简单的一种。根据叶片的垂直或倾斜安装可分成径向流型和轴向流型。桨式叶轮主要用于排出流是必要的场合，由于在同样的排量下，轴向流叶轮的功耗比径向流低，故轴向流叶轮使用较多，由于结构简单，即使叶径大，价格也不高，故往往用于大叶径、低转速的场合。

桨式搅拌器叶片形状的选择

桨式搅拌器结构简单，细长的、连续的板状叶片焊、铆在轮毂上或对夹在搅拌轴上，涡轮式搅拌器互通有无，因而价格低，大约有35%～40%的搅拌器使用这种搅拌器。通常，每个叶轮有2个叶片，安装3～4个叶片的并不多见。桨叶可垂直安装于轮毂上，即所谓的平叶桨。也可以某一角度倾斜安装于轮毂上，即所谓的折叶桨。

由桨式叶轮所形成的流动形式也有径流和轴流之分。但桨叶的主要作用是具有较强的循环功能，大都用于需要叶片以排出（循环）作用为主要目的的搅拌。在排出量相同情况下，折叶桨的操作费用与动力消耗稍优于平叶桨。实际工程中，往往采用大直径低转速叶轮，尽管剪切作用不大，但罐内循环良好。由于可用大直径的叶轮，故也可用于介质粘度达50Pa.s的搅拌。此时，为了使罐内上、下层介质易于交换，往往采用有3～5段的多段叶轮，或在桨叶上安装横向叶片。

六弧叶圆盘涡轮搅拌器

径流桨，适合气体分散、吸收等。

优点：持气量大、能耗低、可避免气穴产生、是否通气对其功率的影响较小

缺点；制作比较困难。

应用实例，应用于发酵罐、氧化釜、加氢釜等气液搅拌器中，可取代六直叶圆盘涡轮搅拌器以降低能耗。

各类涡轮搅拌器形式构造图文介绍

涡轮式搅拌器与桨式搅拌器相比，叶片数量更多，叶片种类更多，转速更高，所以其结构比桨式更复杂。各种型式的涡轮搅拌桨都是通过轮毂用键与止动螺钉连接于搅拌轴上，同时在搅拌轴的底部用拧入轴端的螺栓或轴端螺母挡住轮毂。