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技術(shù)文章
攪拌機原理
點擊次數(shù)：1279 發(fā)布時間：2012-4-23
從攪拌技術(shù)觀點看，流體攪拌可分為五種基本攪拌應(yīng)用，而每一種攪拌應(yīng)用又可根據(jù)物理
過程和化學(xué)過程分為兩種類型。因此，總共有十種基本的攪拌應(yīng)用。每一種基本攪拌應(yīng)用都
有各自的攪拌特點
一、攪拌過程分類
從攪拌技術(shù)觀點看，流體攪拌可分為五種基本攪拌應(yīng)用，而每一種攪拌應(yīng)用又可根據(jù)物理
過程和化學(xué)過程分為兩種類型。因此，總共有十種基本的攪拌應(yīng)用。每一種基本攪拌應(yīng)用都
有各自的攪拌特點，過程要求和放大設(shè)計準(zhǔn)則。實際應(yīng)用時，每種攪拌應(yīng)用往往會有幾種基
本攪拌應(yīng)用組成，如絮凝攪拌過程由液液混合和固體懸浮兩個基本攪拌應(yīng)用組成。
二、攪拌槳葉分類
攪拌機主要有電機、減速裝置、攪拌軸和槳葉等組成。攪拌槳葉的形式多種多樣但無論何種槳葉形式，攪拌機在操作時，其軸功率消耗都產(chǎn)生兩部分作用，一部分是槳葉產(chǎn)生的排液量，另一部分是槳葉產(chǎn)生的壓頭。槳葉產(chǎn)生的壓頭又可分成兩部分，即靜壓頭和剪切力；攪拌機槳葉在操作時，必須克服靜壓頭，而剪切力使得物料分散、混合。因此，根據(jù)槳葉產(chǎn)生排液量，克服靜壓頭和產(chǎn)生剪切力能力的大小，可將所有槳葉分成三種基本類型，即流動型、壓頭型和剪切型。每一種槳葉在提供某種基本作用的同時（如流動型槳葉的基本作用是產(chǎn)生排液量），也提供另外兩種作用（產(chǎn)生剪切和克服靜壓頭）。根據(jù)不同的攪拌工程對攪拌要求的不同，選擇一種合理的槳葉形式，使得攪拌槳葉提供的排液量，靜壓頭和剪切之匹配能zui大限度地滿足攪拌過程的攪拌要求。如固體懸浮及互容液體的混合，要求槳葉能提供大排液量、低剪切。而氣一液分散，要求槳葉能同時提供剪切、排液量和靜壓。攪拌槳葉的分類，也可以按照槳葉對流體作用所產(chǎn)生的流動型態(tài)來分，可將槳葉分成兩種類型-軸流式槳葉及徑流式槳葉。所謂軸流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸平行，螺旋推進式槳葉即是一種典型的軸流式槳葉；所謂徑流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸垂直。
帶有“Sabre"形狀葉片的攪拌槳，攪拌能耗量帶有450傾斜平板葉片的軸向攪拌槳，對中小小，產(chǎn)生的流動為主導(dǎo)軸向型，確保非常有效的體積的攪拌zui為經(jīng)濟。這種攪拌槳葉產(chǎn)生的流動為主水泵效應(yīng)，這種攪拌槳葉對大多數(shù)應(yīng)用均非常理想導(dǎo)軸向型帶徑向流，產(chǎn)生剪切擾動。在不粘的介質(zhì)中，特別是那些需要高速低能耗的場合。例如：被用于進行懸浮或熱交換。傾斜的槳葉低速運轉(zhuǎn)，產(chǎn)液-固懸浮，低速時產(chǎn)生非常弱或中等水平擾動，生較高的擾動。這種基本攪拌槳葉通常對一些簡單攪適用于低剪切系數(shù)的絮凝混合。拌應(yīng)用有效。螺旋推進式型槳葉，對小體積的攪拌zui為經(jīng)濟。在無粘性的介質(zhì)中，適合于氣-液交換及熱交換用于固體、混合物、乳液的傳統(tǒng)槳葉，產(chǎn)生中等水平產(chǎn)生徑向流，具高抗動性和高能耗，于特殊應(yīng)用。擾動。由于重量原因，這種槳葉僅用小直徑，經(jīng)常用高速運行（電機直接驅(qū)動）
三、流體攪拌基本原理及參數(shù)
攪拌機是由多個參數(shù)決定的，用任何一個單一參數(shù)來描述一臺攪拌機是不可能的。軸功率（P）、槳葉排液量（Q）、壓頭（H）、槳葉直徑（D）及攪拌轉(zhuǎn)速（N）是描述一臺攪拌機的五個基本參數(shù)。槳葉的排液量與槳葉本身的流量準(zhǔn)數(shù)，槳葉轉(zhuǎn)速的一次方及槳葉直徑的三次方成正比。而攪拌消耗的軸功率則與流體比重，槳葉本身的功率準(zhǔn)數(shù)，轉(zhuǎn)速的三次方及槳葉直徑的五次方成正比。在一定功率及槳葉形式情況下，槳葉排液量（Q）以及壓頭（H）可以通過改變槳葉的直徑（D）和轉(zhuǎn)速（N）的匹配來調(diào)節(jié)，即大直徑槳葉配以低轉(zhuǎn)速（保證軸功率不變）的攪拌機產(chǎn)生較高的流動作用和較低的壓頭，而小直徑槳葉配以高轉(zhuǎn)速則產(chǎn)生較高的壓頭和較低的流動作用。在攪拌槽中，要使微團相互碰撞，*的辦法是提供足夠的剪切速率。從攪拌機理看，正是由于流體速度差的存在，才使流體各層之間相互混合，因此，凡攪拌過程總是涉及到流體剪切速率。剪切應(yīng)力是一種力，是攪拌應(yīng)用中氣泡分散和液滴破碎等的真正原因。必須指出的是，整個攪拌槽中流體各點剪切速率的大小并不是一致的。通過對剪切速率分布的研究表明，在一個攪拌槽中至少存在四種剪切速率數(shù)值，它們是：實驗研究表明，就槳葉區(qū)而言，無論何種漿型，當(dāng)槳葉直徑一定時，zui大剪切速率和平均剪切速率都隨轉(zhuǎn)速的提高而增加。但當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，zui大剪切速率和平均剪切速率與槳葉直徑的關(guān)系與漿型有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，徑向型槳葉zui大剪切速率隨槳葉直徑的增加而增加，而平均剪切速率與槳葉直徑大小無關(guān)。這些有關(guān)槳葉區(qū)剪切速率的概念，在攪拌機縮小及放大設(shè)計中需要特別當(dāng)心。因小槽與大槽相比，小槽攪拌機往往具有高轉(zhuǎn)速（N）、小槳葉直徑（D）及低葉尖速度（ND）等特性，而大槽攪拌機往往具有低轉(zhuǎn)速（N）大槳葉直徑（D）及高葉尖速度（ND）等特性。
過程和化學(xué)過程分為兩種類型。因此，總共有十種基本的攪拌應(yīng)用。每一種基本攪拌應(yīng)用都
有各自的攪拌特點
一、攪拌過程分類
從攪拌技術(shù)觀點看，流體攪拌可分為五種基本攪拌應(yīng)用，而每一種攪拌應(yīng)用又可根據(jù)物理
過程和化學(xué)過程分為兩種類型。因此，總共有十種基本的攪拌應(yīng)用。每一種基本攪拌應(yīng)用都
有各自的攪拌特點，過程要求和放大設(shè)計準(zhǔn)則。實際應(yīng)用時，每種攪拌應(yīng)用往往會有幾種基
本攪拌應(yīng)用組成，如絮凝攪拌過程由液液混合和固體懸浮兩個基本攪拌應(yīng)用組成。
二、攪拌槳葉分類
攪拌機主要有電機、減速裝置、攪拌軸和槳葉等組成。攪拌槳葉的形式多種多樣但無論何種槳葉形式，攪拌機在操作時，其軸功率消耗都產(chǎn)生兩部分作用，一部分是槳葉產(chǎn)生的排液量，另一部分是槳葉產(chǎn)生的壓頭。槳葉產(chǎn)生的壓頭又可分成兩部分，即靜壓頭和剪切力；攪拌機槳葉在操作時，必須克服靜壓頭，而剪切力使得物料分散、混合。因此，根據(jù)槳葉產(chǎn)生排液量，克服靜壓頭和產(chǎn)生剪切力能力的大小，可將所有槳葉分成三種基本類型，即流動型、壓頭型和剪切型。每一種槳葉在提供某種基本作用的同時（如流動型槳葉的基本作用是產(chǎn)生排液量），也提供另外兩種作用（產(chǎn)生剪切和克服靜壓頭）。根據(jù)不同的攪拌工程對攪拌要求的不同，選擇一種合理的槳葉形式，使得攪拌槳葉提供的排液量，靜壓頭和剪切之匹配能zui大限度地滿足攪拌過程的攪拌要求。如固體懸浮及互容液體的混合，要求槳葉能提供大排液量、低剪切。而氣一液分散，要求槳葉能同時提供剪切、排液量和靜壓。攪拌槳葉的分類，也可以按照槳葉對流體作用所產(chǎn)生的流動型態(tài)來分，可將槳葉分成兩種類型-軸流式槳葉及徑流式槳葉。所謂軸流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸平行，螺旋推進式槳葉即是一種典型的軸流式槳葉；所謂徑流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸垂直。
帶有“Sabre"形狀葉片的攪拌槳，攪拌能耗量帶有450傾斜平板葉片的軸向攪拌槳，對中小小，產(chǎn)生的流動為主導(dǎo)軸向型，確保非常有效的體積的攪拌zui為經(jīng)濟。這種攪拌槳葉產(chǎn)生的流動為主水泵效應(yīng)，這種攪拌槳葉對大多數(shù)應(yīng)用均非常理想導(dǎo)軸向型帶徑向流，產(chǎn)生剪切擾動。在不粘的介質(zhì)中，特別是那些需要高速低能耗的場合。例如：被用于進行懸浮或熱交換。傾斜的槳葉低速運轉(zhuǎn)，產(chǎn)液-固懸浮，低速時產(chǎn)生非常弱或中等水平擾動，生較高的擾動。這種基本攪拌槳葉通常對一些簡單攪適用于低剪切系數(shù)的絮凝混合。拌應(yīng)用有效。螺旋推進式型槳葉，對小體積的攪拌zui為經(jīng)濟。在無粘性的介質(zhì)中，適合于氣-液交換及熱交換用于固體、混合物、乳液的傳統(tǒng)槳葉，產(chǎn)生中等水平產(chǎn)生徑向流，具高抗動性和高能耗，于特殊應(yīng)用。擾動。由于重量原因，這種槳葉僅用小直徑，經(jīng)常用高速運行（電機直接驅(qū)動）
三、流體攪拌基本原理及參數(shù)
攪拌機是由多個參數(shù)決定的，用任何一個單一參數(shù)來描述一臺攪拌機是不可能的。軸功率（P）、槳葉排液量（Q）、壓頭（H）、槳葉直徑（D）及攪拌轉(zhuǎn)速（N）是描述一臺攪拌機的五個基本參數(shù)。槳葉的排液量與槳葉本身的流量準(zhǔn)數(shù)，槳葉轉(zhuǎn)速的一次方及槳葉直徑的三次方成正比。而攪拌消耗的軸功率則與流體比重，槳葉本身的功率準(zhǔn)數(shù)，轉(zhuǎn)速的三次方及槳葉直徑的五次方成正比。在一定功率及槳葉形式情況下，槳葉排液量（Q）以及壓頭（H）可以通過改變槳葉的直徑（D）和轉(zhuǎn)速（N）的匹配來調(diào)節(jié)，即大直徑槳葉配以低轉(zhuǎn)速（保證軸功率不變）的攪拌機產(chǎn)生較高的流動作用和較低的壓頭，而小直徑槳葉配以高轉(zhuǎn)速則產(chǎn)生較高的壓頭和較低的流動作用。在攪拌槽中，要使微團相互碰撞，*的辦法是提供足夠的剪切速率。從攪拌機理看，正是由于流體速度差的存在，才使流體各層之間相互混合，因此，凡攪拌過程總是涉及到流體剪切速率。剪切應(yīng)力是一種力，是攪拌應(yīng)用中氣泡分散和液滴破碎等的真正原因。必須指出的是，整個攪拌槽中流體各點剪切速率的大小并不是一致的。通過對剪切速率分布的研究表明，在一個攪拌槽中至少存在四種剪切速率數(shù)值，它們是：實驗研究表明，就槳葉區(qū)而言，無論何種漿型，當(dāng)槳葉直徑一定時，zui大剪切速率和平均剪切速率都隨轉(zhuǎn)速的提高而增加。但當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，zui大剪切速率和平均剪切速率與槳葉直徑的關(guān)系與漿型有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，徑向型槳葉zui大剪切速率隨槳葉直徑的增加而增加，而平均剪切速率與槳葉直徑大小無關(guān)。這些有關(guān)槳葉區(qū)剪切速率的概念，在攪拌機縮小及放大設(shè)計中需要特別當(dāng)心。因小槽與大槽相比，小槽攪拌機往往具有高轉(zhuǎn)速（N）、小槳葉直徑（D）及低葉尖速度（ND）等特性，而大槽攪拌機往往具有低轉(zhuǎn)速（N）大槳葉直徑（D）及高葉尖速度（ND）等特性。