






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,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---,---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。 高黏度和低黏度溶液搅拌器的选型 低黏度互溶液体混合,低黏度互溶液体的混合是一个均相纯物理混合过程,主要控制因素是循环速率,脱硫塔搅拌器,而桨叶的剪切作用是次要的。当两种液体黏度相差较大时,剪切的存在有利于较高黏度液体在整个容器内的分散,有利于湍流扩散的强化。常用的搅拌器有推进式、斜叶涡轮、长薄叶螺旋式、三叶后弯式等。当黏度低于0.4pa.s,---是0.1pa.s以下时,钦州搅拌器,常在湍流区操作,此时用推进式搅拌器为合适。这是由于推进式搅拌器直径小转速高,循环能力强且动力消耗少(在全挡板条件下操作),能形成---的循环流。如中央插入,d/d=0.25~0.33,c/d=1,h/d=1约等于1.2(d指容器内直径,d指搅拌器直径,h指液面高度,c指搅拌器距离容器底部的高度,以下同)。对大型容器中低黏度物料的混合采用斜入式时,d/d=o.25—0.33, h/d=1~1.2;采用旁入式时d/d=0.083~0.125或更小,h/d≤0.8。对黏度稍高或搅拌要求较高时,可采用宽叶的开启四斜叶涡轮式搅拌器,与推进式相比,剪切作用略有加强。四斜叶涡轮主要尺寸为:d/d—0.25~0.5,c/d=1,h/d=1ni.2,b/d=0.25(b为桨叶宽度)。也可采用长薄叶螺旋式搅拌器,它与斜叶涡轮式相比,在同样能耗下能提供较大的循环流量,因此对循环流量要求较高的场合,选用此类搅拌器较合适。当黏度稍高,或两种液体的粘度有相当差别时,可选用三叶后弯式搅拌器。该种搅拌器具有---的循环流性能,又兼有一定的剪切作用,只是使用时要注意与之匹配的挡板型式和安装位置。桨式搅拌器因其结构简单,在小容量液体混合中仍广泛应用,但在大容量液体混合时,其循环能力就显得不足。 黏弹性流体对搅拌器的影响 黏弹性流体行为可以对搅拌器的混合作用产生---的负效应。黏弹性流体的典型特征是具有法向应力差、弹性回缩、应力突增(overshoot)现象。这些特征可以---地影响混合行为。黏弹性流体流场中力学特征明显地不同于其他流体。 对于牛顿流体,由于搅拌的离心作用,流体在搅拌器内呈漩涡状;与此相反,黏弹性流体在搅拌过程中明显的特性是具有弹性。 弹性是材料在受力形变时试图维持原来的形状或形变试图恢复原来的形状的一个特性。因此在搅拌操作中,反应釜搅拌器,弹性使材料试图维持原来的形状而不产生混合。黏弹性流体在运动时,总是产生垂直于剪切面的法向应力差,该法向应力差会引发二次流,促使搅拌器中的流体产生爬杆现象——weissenberg效应,即由搅拌器叶片端部吸入流体,絮凝池搅拌器,沿搅拌轴方向排出。 1974年,ulblecht曾对有关圆球、圆盘和搅拌器在黏弹性流体中旋转时产生的二次流流型进行了实验研究,实验表明:球在无弹性流体中旋转时,由于惯性力使流体沿搅拌轴吸入,再在球表面由惯性抛出,形成轴向循环,然而在弹性强的黏弹性流体中,由于法向应力的存在会产生相反方向的流动,当两种力刚好平衡时,会在球表面形成一个孤立的漩涡,在此漩涡内的流体与釜内其余流体不混合。 在黏弹性流体的搅拌中,使用螺杆-导流筒、锚式、框式搅拌器,是比较合适的。
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