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
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质量搅拌功率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为单位质量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。
搅拌器实现液液分散的目的
实现液液分散,是搅拌器的主要任务之一。在液液分散的过程中,生产搅拌器,密度大的一种液体称之为重相,密度小的称之为轻相,一般情况下,我们都是通过搅拌器的搅拌,使轻相分散在重相之中,反之也可以。被分散的一种液相称之为分散相,另一种称之为连续相,另外,也有不存在连续相的情况,就是将两者打散,均匀分散。
一般情况下,我们通过搅拌器实现液液分散的目的如下:
1.增加两种液体的相界面,相界面可以简单直观的理解为两种不同物质的分界面,实现液液分散后,这个分界面会消失,使这个分界面消失的转速就称之为临界搅拌转速。分界面消失后,两种液体充分接触,接触面积更大,相界面也就更大,有利于后续反应的进行。
2.减小了分散相液滴外部扩散膜之阻力,这样就加快的分散相液滴之间的分散和凝并,反应釜搅拌器,更加有利于传质。
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,釜体外可加夹套,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,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,北京搅拌器,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。
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