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如何通过搅拌器搅拌高黏流体

工业生产中高黏度流体的使用日渐增多，许多高分子聚合物都是高黏度流体，它们很多又是非牛顿流体，在搅拌器的搅拌过程中黏度还会发生变化，因而对搅拌器的要求就更高，同时，也要求搅拌器能够适应黏度的变化而完成搅拌操作。

高黏流体的搅拌常泛指互溶的高黏度液体间的混合。但高黏流体搅拌在工业中也有分散、固体溶解、化学反应等多种非均相操作。

搅拌器工作时，用搅拌器对低黏度互溶液造成湍流并不困难，但黏度达到较高水平后，由于黏滞力的影响，就只能出现层流状态。尤其困难的是，这种层流也只能出现在搅拌器的附近，离桨叶稍远些地方的高黏度液体仍是静止的。这样就很难造成液体在搅拌器内的循环流动，即在器内会有死区存在，对混合、分散、传热、反应等各种搅拌过程十分不利。所以，高黏度液体搅拌的首要问题就是要解决流体流动与循环的问题。在这种情况下，不能靠增大搅拌器的转速来提高搅拌器的循环流量，因为流体黏度较高时，搅拌器排出的流量很少，转速过高还会在高黏度溶液中形成沟流，而周围液体仍为死区。较为有效的解决办法是设法使搅拌器推动更大范围的流体。因此，高黏度液体的搅拌器直径与器内径之比、桨叶的宽度与器内径之比都要求比较大，有时还要求增加搅拌器的层数，以增大搅拌范围。

搅拌器中的流型流场介绍

搅拌器内的流型取决于搅拌方式，搅拌器、釜、挡板等的几何特征，流体性质以及转速等因素。在一般情况下，搅拌轴安装在釜中心时，搅拌将产生三种基本流型：1.切向流；2.轴向流；3.径向流。上述三种基本流型，通常可能同时存在。其中，轴向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑制，可通过加入挡板削弱切向流，以增强轴向流与径向流。

在无挡板的搅拌容器中，搅拌器偏心安装可以获得较好的搅拌效果。而在大型油釜中，若采用搅拌器侧面插入安装方式，通常可获得较好的釜内整体循环。该场合若采用侧面射流混合方式，也可得到相似的混合效果。

搅拌器内进行的是三维流动，且流动具有随机性，因而其流动状况非常复杂：对这种流动的研究方法有两种，即试验测量方法与数值模拟法。

流场的测量通常采用毕托管法、热线流速计法、照相法、激光多普测速仪法和图像分析法等***测速技术，配碱槽搅拌器，可测出搅拌器内任意点的时均速度与脉动速度。然后以描述湍 流的雷诺方程为基础，加上不同的方程封闭假定与过程的简化假定，求解雷诺方程。可从理论上计算搅拌釜内各点的速度：对釜内各点的时均速度与脉动速度数据加以处理，可获得搅拌釜内的流型、速度分布、剪切速率分布、能耗速率分布等重要的流体力学特征量：

流场数值模拟测量搅拌器内的流场的试验装置一般都很昂贵，且流场的测量是相当费时的，故对于搅拌器往往只能实验地获得局部流场信息。近年来，随着计算机技术 的进步，用计算流体力学的方法对搅拌器内流场进行数值模拟的研究越来越多，从高黏层藏到低黏湍流，从两维流场到三维流场都开展了大量研究计算。目前，已能对简单的搅拌器和流变行为简单的液体所形成的流动场，用计算机进行模拟。

搅拌器中搅拌容器和挡板的作用非常重要，直接影响到搅拌效果，下面我们来看看搅拌容器和挡板的具体介绍。

搅拌容器常被称作搅拌釜（或搅拌槽）。当搅拌器用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应嚣，有时简称反应釜。

釜体的结构型式通常为立式圆筒形，其高径比值主要依据操作时容器装液高径比以及装料系数大小而定。而容器装液高径比又视容器内物料性质、搅拌特征和搅拌器层数而异，一般取1～1.3，大时可达6。釜底形状有平底、椭圆底、锥形底等，有时亦可用方形釜。同时，根据工艺的传热要求，双相钢搅拌器，釜体外可加夹套，香港岛搅拌器，并通以蒸汽、冷却水等载热介质，当传热面积不足时，还可在釜体内部设置盘管等。

为了消除搅拌容器内液体的打旋现象，保证搅拌器的搅拌效果，脱硫塔搅拌器，使被搅物料能够上下轴向流动，形成全釜的均匀混合，通常需要在搅拌容器内加入若干块挡板。挡板数一般在2到6块之间，视其具体情况而定。加入挡板后，搅拌器的搅拌功耗将明显增加，且随着挡板数的增加而增加；但在满足全挡板条件后，再增加挡板数，搅拌功耗将不再增加。

通常，挡板宽度约为容器内直径的十二分之一到十分之一，在固体悬浮操作时，还可在釜底上安装底挡板，以促进固体的悬浮。搅拌容器中的传热盘管也可部分以至全部代替挡板；当装有垂直换热管后，一般也可不再设置挡板。