反应器搅拌器单元操作中的应用

混合和搅拌

1)低粘度混相液体低于粘度混相液体的混合是一个均匀的纯物理混合过程，主要控制因素是循环速度，而叶片的剪切作用是次要的。当两种液体的粘度相差很大时，剪切的存在有利于高粘度液体在整个容器中的分散，有利于湍流扩散的增强。常用的搅拌器有推进式、斜叶片涡轮式、细长叶片螺旋式、三叶片后弯式等。当粘度低于0.4帕·秒，特别是低于0.1帕·秒时，通常在湍流区操作，此时最适合使用螺旋桨搅拌器。这是由于直径小、转速高、循环能力强、耗电量少(在全挡板条件下运行)，可形成强循环流。如果插入中心，d/D=0.25~0.33，C/d=1，H/D=1~1.2 (D指容器的内径，D指搅拌器的直径，H指液位，C指搅拌器离容器底部的高度，下同)。对于在大容器中混合低粘度物料，当采用倾斜式时，d/D=0.25~0.33，H/D=1 ~ 1.2；当采用侧进式时，D/D=0.083~0.125或更小，H/D≤0.8。对于稍高的粘度或两种液体的不同粘度，可以选择三叶后弯搅拌器。这种搅拌器具有良好的循环流动性能，并具有一定的剪切功能，但需要注意挡板类型和安装位置的匹配。由于结构简单，浆体搅拌器仍广泛用于小体积液体混合，但当混合大量液体时，其循环能力明显不足。

2)高粘度液体的混合高粘度液体的混合操作通常处于层流状态，其相应的粘度范围为1 ~ 1000帕·秒。高粘度液体在层流状态下操作，没有明显的湍流。流体离开搅拌器后，其能量迅速消散。因此，体积循环不能由流体的搅动引起。它通常用于大面积直接推动流体以实现混合。最常用的搅拌器有锚式、框架式、螺旋带式、螺旋式等。锚式搅拌器结构简单，应用广泛，由于缺乏轴向环流，搅拌效率低。当混合比大于50时，产生的双循环流可以改善混合特性。由于锚式搅拌器的形状与搅拌釜的形状相匹配，当锚式搅拌器的叶片扫过釜壁时，可以促进物料与釜壁之间的热交换，减少薄壁粘附物，提高混合性能。

当液-液分散发生在低粘度不混溶的两相系统中时，主要的控制因素是液滴尺寸和一定的循环流量。因此，对剪切和循环作用的要求很高。涡轮搅拌器最适合，因为它具有高剪切应力和大循环容量。特别是直叶片涡轮搅拌器的剪切力大于斜叶片和后弯叶片的剪切力，后者更合适。常用的平叶片涡轮搅拌器应具有窄叶片宽度和高转速。在紊流区全挡板条件下，直叶片涡轮搅拌器的差值一般取为:d/D=0.33，C/D=1，b/D=0.125~0.2。如果液体粘度大，可以使用弯曲叶片涡轮来降低功耗。

固液悬浮是指固体颗粒在搅拌器的作用下悬浮在液体中，形成固液混合物或悬浮液。均匀悬浮的主要控制因素是循环速率和湍流强度，其中体积循环速率往往是最重要的因素。涡轮搅拌器是应用最广泛的固液悬浮操作，其中开式涡轮是最好的。它没有中间圆盘，不会阻碍液相在叶片上上下下混合。弯曲叶片和倾斜叶片涡轮有更突出的优点。具有良好的放电性能，叶片不易磨损。它更适合固液悬浮操作。通常，使用宽叶片开式四斜叶片涡轮搅拌器。当容器的底部是圆锥形时，如果固液密度差很小，则标准的

开口型