第三章 液體攪拌-制藥工程原理與設備.

1、第三章第三章 液體攪拌液體攪拌1制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備第三章第三章 液體攪拌液體攪拌1制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 攪拌器及其選型攪拌器及其選型第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率第一節(jié)第一節(jié) 概述概述1制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備一、攪拌一、攪拌二、攪拌的類型二、攪拌的類型三、總體循環(huán)流動與湍流運動三、總體循環(huán)流動與湍流運動制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備一、攪拌一、攪拌使釜（或槽）內(nèi)物料形成某種特定方式的運動（通使釜（或槽）內(nèi)物料形成某種特定方式的運動（通常為循環(huán)流動）。常為循環(huán)流動）。注重的是釜內(nèi)物料的運動方式和劇烈程度，以及

2、這注重的是釜內(nèi)物料的運動方式和劇烈程度，以及這種運動狀況對于給定過程的適應性。種運動狀況對于給定過程的適應性。攪拌目的：攪拌目的： 制備均勻混合物；制備均勻混合物； 促進傳質(zhì)；促進傳質(zhì)； 促進傳熱；促進傳熱； 上述三種目的之間的組合。上述三種目的之間的組合。液體的機械攪拌液體的機械攪拌二、攪拌的類型二、攪拌的類型1 1、 機械攪拌機械攪拌* *2 2、 氣流攪拌：利用氣泡的上升對液體的擾動而產(chǎn)生氣流攪拌：利用氣泡的上升對液體的擾動而產(chǎn)生攪拌作用。攪拌作用。l 混合的機理;l 攪拌器的選型;l 攪拌器功率的計算;制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備1 1、 機械攪拌裝置機械攪拌裝置圓筒形釜體一般

3、由鋼板直接卷焊而成，釜底和釜蓋一般為橢圓形封頭。根據(jù)物料的性質(zhì)， 釜體內(nèi)壁可內(nèi)襯橡膠搪玻璃、聚四氟乙烯等耐腐蝕材料。為控制過程溫度及強化傳熱和傳質(zhì)效果，釜外可設臵夾套，釜內(nèi)可安裝蛇管、擋板及導流筒等內(nèi)件。2 2、氣流攪拌、氣流攪拌 氣流攪拌是將氣體通入液層中而形成上升氣泡，利用氣流攪拌是將氣體通入液層中而形成上升氣泡，利用上升氣泡對液體的擾動而產(chǎn)生攪拌作用。上升氣泡對液體的擾動而產(chǎn)生攪拌作用。 與機械攪拌相比，氣流攪拌的效果較差，因而不適合與機械攪拌相比，氣流攪拌的效果較差，因而不適合于高黏度液體的攪拌。于高黏度液體的攪拌。 對物料沒有機械損傷對物料沒有機械損傷三、總體循環(huán)流動與湍流運動三、總

4、體循環(huán)流動與湍流運動 攪拌過程實質(zhì)就是通過葉輪的旋轉(zhuǎn)將機械能攪拌過程實質(zhì)就是通過葉輪的旋轉(zhuǎn)將機械能傳遞給液體，使液體在設備內(nèi)部作強制對流，并傳遞給液體，使液體在設備內(nèi)部作強制對流，并達到均勻混合狀態(tài)。攪拌過程中，液體作強制對達到均勻混合狀態(tài)。攪拌過程中，液體作強制對流的方式有兩種：流的方式有兩種：1 1、 總體循環(huán)流動總體循環(huán)流動2 2、 湍流運動湍流運動1 1、總體循環(huán)流動、總體循環(huán)流動將兩種不同的液體置于攪拌釜內(nèi)，將兩種不同的液體置于攪拌釜內(nèi)， 攪拌器通過葉輪將攪拌器通過葉輪將能量傳遞給液體，從而產(chǎn)生高速液流。該液流又會推動能量傳遞給液體，從而產(chǎn)生高速液流。該液流又會推動周圍的液體，從而在

5、釜內(nèi)形成一定的循環(huán)流動，這種宏周圍的液體，從而在釜內(nèi)形成一定的循環(huán)流動，這種宏觀流動即稱為總體循環(huán)流動。觀流動即稱為總體循環(huán)流動。 總體循環(huán)流動可促進釜內(nèi)液體在宏觀上的均勻混合，總體循環(huán)流動可促進釜內(nèi)液體在宏觀上的均勻混合，其特點是液體以較大的尺度（相當于或略小于設備尺寸其特點是液體以較大的尺度（相當于或略小于設備尺寸） 運動，且具有一定的流動方向，流動范圍較大。運動，且具有一定的流動方向，流動范圍較大。2 2、湍流運動、湍流運動 當葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高速液流通過靜止的或運動速當葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高速液流通過靜止的或運動速度較低的液體時，在高速液體與低速液體的交界面上產(chǎn)度較低的液體時，在高速液體與

6、低速液體的交界面上產(chǎn)生速度梯度，使界面上的液體受到很強的剪切作用，從生速度梯度，使界面上的液體受到很強的剪切作用，從而產(chǎn)生大量旋渦，并迅速向四周擴散，在上下、左右、而產(chǎn)生大量旋渦，并迅速向四周擴散，在上下、左右、前后等各個方向上產(chǎn)生紊亂且又是瞬間改變速度的運動前后等各個方向上產(chǎn)生紊亂且又是瞬間改變速度的運動，即湍流運動。，即湍流運動。2 2、湍流運動、湍流運動 可視為一種微觀流動，在這種微觀流動的作用下液體可視為一種微觀流動，在這種微觀流動的作用下液體被破碎成微團，微團的尺寸取決于旋渦的大小。被破碎成微團，微團的尺寸取決于旋渦的大小。 特點：流體以很小的微團尺度運動，運動距離很短，特點：流體以

7、很小的微團尺度運動，運動距離很短，且不規(guī)則。且不規(guī)則。 與總體循環(huán)流動相比，湍流運動所引起的混合速度要與總體循環(huán)流動相比，湍流運動所引起的混合速度要快得多，且隨著湍動程度加劇，混合速度隨之加快?？斓枚啵译S著湍動程度加劇，混合速度隨之加快。 實際混合過程：總體流動、湍流運動以及分子擴散作實際混合過程：總體流動、湍流運動以及分子擴散作用等共同作用的結(jié)果。用等共同作用的結(jié)果。第二節(jié)第二節(jié) 攪拌器及其選型攪拌器及其選型1制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備一、常見攪拌器二、二、攪拌過程的強化三、三、攪拌器選型 ( (一一) )小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器( (二）大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器二）大直徑

8、低轉(zhuǎn)速攪拌器螺旋槳式攪拌器螺旋槳式攪拌器(propeller agitator )渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器 (turbine agitator)漿式攪拌器漿式攪拌器(paddle agitator)螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器(Helical ribbon agitator)錨式和框式攪拌器錨式和框式攪拌器(Anchor and grid agitator) 一、常見攪拌器一、常見攪拌器（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型一、攪拌槳一、攪拌槳( (核心核心) )產(chǎn)生的三種基本流型產(chǎn)生的三種基本流型切向流切向流-流體打旋，出現(xiàn)這種流型流體打旋，出現(xiàn)這種流型時，流體主要從漿葉排向周圍，時，流體主要從漿葉

9、排向周圍，卷吸至槳葉區(qū)的流體量甚小，卷吸至槳葉區(qū)的流體量甚小，垂直方向的流體混合效果很差。垂直方向的流體混合效果很差。軸向流軸向流-液體沿著與攪拌軸平行的液體沿著與攪拌軸平行的 方向流動方向流動徑向流徑向流-液體沿半徑方向運動，然后液體沿半徑方向運動，然后 向上、向下輸送向上、向下輸送 上述三種流型，通?？赡芡瑫r存在。上述三種流型，通?？赡芡瑫r存在。其中，軸向流與徑向流對混合起主要作其中，軸向流與徑向流對混合起主要作用，而切向流應加以抑制，可加入擋板用，而切向流應加以抑制，可加入擋板削弱切向流，增強軸向流與徑向流。削弱切向流，增強軸向流與徑向流。（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型槳葉槳葉-核心

10、部件核心部件軸向流槳軸向流槳-各種推進式槳（螺旋槳）各種推進式槳（螺旋槳） 、新型翼型槳、新型翼型槳四葉推進式槳四葉推進式槳異形四葉異形四葉雙螺帶式雙螺帶式（適用高黏度的物料）（適用高黏度的物料） 螺桿式螺桿式螺桿螺帶式螺桿螺帶式三葉推進式槳三葉推進式槳（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型槳葉槳葉-核心部件核心部件徑向流槳徑向流槳-各種直葉、彎葉渦輪槳（通常帶有圓盤）各種直葉、彎葉渦輪槳（通常帶有圓盤）六直葉渦輪槳六直葉渦輪槳六彎葉圓盤渦輪槳六彎葉圓盤渦輪槳錨式錨式d( (一一) )小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器實質(zhì)上是一個無外殼的軸流泵。葉輪直徑d=0.20.5D（釜內(nèi)徑） 轉(zhuǎn)速n:10

11、0500rpm， 葉端圓周速度：515ms-1。使釜內(nèi)液體產(chǎn)生軸向和切向運動。1.1. 螺旋漿式攪拌器螺旋漿式攪拌器( (推進式攪拌器推進式攪拌器) )（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型工作時，推進式攪拌器如同一臺無工作時，推進式攪拌器如同一臺無外殼的軸流泵，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使外殼的軸流泵，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使液體作液體作軸向軸向和和切向切向運動。運動。F軸向分速度使液體沿軸向向下流動， 流至釜底時再沿釜壁折回， 并重新返回旋槳入口, 形成總體循環(huán)流動， 起到混合液體的作用。F切向分速度使釜內(nèi)液體產(chǎn)生圓周運動,并形成旋渦,不利于液體的混合,且當物料為多相體系時,還會產(chǎn)生分層或分離現(xiàn)象應抑制應用領域應

12、用領域：推進式攪拌器產(chǎn)生的湍動程度不高，但液體循環(huán)量較大，常用于低粘度(2Pas)液體的傳熱、反應以及固液比較小的懸浮、溶解等過程。（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型 2.2.渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器(turbine agitator)(a) 直葉圓盤葉輪 (b) 彎葉圓盤葉輪(c) 直葉渦輪 (d) 彎葉渦輪 (e) 折葉渦輪（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型 實質(zhì)上是一個無泵殼離心泵 葉輪直徑d=0.20.5D, 轉(zhuǎn)速n:10500rpm 葉端圓周速度:410ms-1 使液體產(chǎn)生切向和徑向運動F徑向分速度使液體流向壁面,然后形成上、下兩條回路流入攪拌器F切向分速度產(chǎn)生圓周運動應抑制（二二）

13、攪拌器的類型）攪拌器的類型 2.2.渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器(turbine agitator)特點：l 與推進式攪拌器相比，此類攪拌器所產(chǎn)生的總體循環(huán)流動的回路更為曲折，且由于出口流速較高，因而葉端附近的液體湍動更為強烈，從而產(chǎn)生較大的剪切力。應用：較強的剪切作用，常用于粘度小于50Pas液體的傳熱、反應以及固液懸浮、溶解和氣體分散等過程；不適用含較重顆粒的懸浮液攪拌。（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型旋轉(zhuǎn)直徑d=0.350.8D(用于高粘度液體時可達釜徑的0.9倍以上),漿葉寬度為旋轉(zhuǎn)直徑的1/101/4,常用轉(zhuǎn)速n:1100rpm,葉端圓周速度:15ms-1。 3.3.槳式攪拌器槳式攪拌

14、器(paddle agitator)(a) 平漿式(c) 多斜漿式 (b) 斜漿式應用：平漿式攪拌器可使液體產(chǎn)生切向和徑向運動，可用于簡單的固液懸浮、溶解和氣體分散等過程。如液位高 多斜槳式 粘度高 增大槳葉直徑 （二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型（二）大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器（二）大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器旋轉(zhuǎn)直徑較大d=0.90.98D轉(zhuǎn)速n1100rpm葉端圓周速度:15ms-1。 4.錨式和框式攪拌器錨式和框式攪拌器 特點與應用特點與應用：攪動范圍很大, 可根據(jù)需要增加橫梁和豎梁，一般不會產(chǎn)生死區(qū)。與釜內(nèi)壁的間隙很小,故可防止固體顆粒在釜內(nèi)壁上的沉積現(xiàn)象。缺點是液體主要作水平環(huán)向流動，基 本 沒 有

15、 軸 向 流 動 ， 因 而難以保證軸向混合效果。常用于中、高粘度液體的混合、傳熱及反應等過程。（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型 5.5.螺帶式攪拌器螺帶式攪拌器旋轉(zhuǎn)直徑d=0.90.98D常用轉(zhuǎn)速n:0.550rpm葉端圓周速度小于2ms-1 應用：應用：常用于中、高粘度液體的混合、傳熱及反應等過程。（二二）攪拌器的類型）攪拌器的類型攪拌時液體可沿螺帶的螺旋面上攪拌時液體可沿螺帶的螺旋面上升或下降，從而產(chǎn)生軸向循環(huán)流升或下降，從而產(chǎn)生軸向循環(huán)流動，故軸向混合效果比錨式或框動，故軸向混合效果比錨式或框式的好。式的好。6攪拌器的強化措施：攪拌器的強化措施：1. 提高攪拌器的轉(zhuǎn)速。（提高湍動程度

16、）提高攪拌器的轉(zhuǎn)速。（提高湍動程度）壓頭壓頭H與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n和半徑和半徑d的關(guān)系：的關(guān)系：22dnH 因此適當提高轉(zhuǎn)速可提高葉輪旋轉(zhuǎn)因此適當提高轉(zhuǎn)速可提高葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的壓頭，亦即可向液體提供所產(chǎn)生的壓頭，亦即可向液體提供更多的能量，從而提高攪拌效果。更多的能量，從而提高攪拌效果。7攪拌器的強化措施：攪拌器的強化措施：2. “打旋打旋”現(xiàn)象現(xiàn)象.特點：層流特征，無速度梯度，無湍動特點：層流特征，無速度梯度，無湍動.若液體為低黏度液體，且葉輪轉(zhuǎn)速足夠高，則液體會在離心力的作用下涌向釜壁，并沿釜壁上升，而釜中心處的液面將下凹，形成了一個漏斗形的旋渦，且葉輪的轉(zhuǎn)速越大，旋渦的下凹深度就越深，這種現(xiàn)象

17、稱為打旋。7攪拌器的強化措施：攪拌器的強化措施：2. “打旋打旋”對攪拌的影響對攪拌的影響. 在攪拌操作中，在攪拌操作中， 若發(fā)生打旋現(xiàn)象，若發(fā)生打旋現(xiàn)象， 攪拌效果就會攪拌效果就會急劇下降。打旋嚴重時，急劇下降。打旋嚴重時， 甚至會使全部液體僅隨葉甚至會使全部液體僅隨葉輪旋轉(zhuǎn)，輪旋轉(zhuǎn)， 而各層液體之間幾乎不發(fā)生軸向混合。而各層液體之間幾乎不發(fā)生軸向混合。 對于固對于固 - -液懸浮體系液懸浮體系 ， 打旋還會促進體系產(chǎn)生打旋還會促進體系產(chǎn)生分分層或分離層或分離，使其中的固體顆粒被甩至釜壁而沉陷于，使其中的固體顆粒被甩至釜壁而沉陷于釜底。釜底。8攪拌器的強化措施：攪拌器的強化措施：2. 抑制抑

18、制“打旋打旋”現(xiàn)象現(xiàn)象.（1）攪拌罐內(nèi)裝擋板）攪拌罐內(nèi)裝擋板（2）攪拌器偏心或者）攪拌器偏心或者 偏心且傾斜安裝偏心且傾斜安裝 9攪拌器的強化措施：攪拌器的強化措施：3. 加設導流筒加設導流筒.導流筒導流筒就是一個圓筒體，其作用是規(guī)范就是一個圓筒體，其作用是規(guī)范釜內(nèi)液體流動路線。釜內(nèi)液體流動路線。對于對于推進式攪拌器推進式攪拌器，導流筒應安裝于葉，導流筒應安裝于葉輪外部，如圖輪外部，如圖 (a)(a)；而對于而對于渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器，導流筒則應安裝，導流筒則應安裝于葉輪上方，如圖于葉輪上方，如圖 (b)(b)所示。所示。在導流筒的約束下，釜內(nèi)液體的流速和在導流筒的約束下，釜內(nèi)液體的流速和

19、流向都受到了嚴格控制，迫使液體都要流向都受到了嚴格控制，迫使液體都要流過導流筒內(nèi)的流過導流筒內(nèi)的強烈混合區(qū)強烈混合區(qū)，并在導流，并在導流筒內(nèi)、外形成軸向總體循環(huán)流動。筒內(nèi)、外形成軸向總體循環(huán)流動。可見，設臵導流筒可消除可見，設臵導流筒可消除打旋打旋現(xiàn)象，并現(xiàn)象，并可避免可避免短路與流動死區(qū)短路與流動死區(qū)，從而使攪拌效，從而使攪拌效果得到顯著提高。果得到顯著提高。 攪拌器的選型：攪拌器的選型：1.1.功率曲線和攪拌功率的計算功率曲線和攪拌功率的計算 攪拌器工作時，旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳遞給液體。攪拌器所需的功率取決于釜內(nèi)物料的攪拌程度和運動狀態(tài)，它是葉輪形狀、大小、轉(zhuǎn)速、位置以及液體性質(zhì)、反應釜尺寸

20、與內(nèi)部構(gòu)件的函數(shù)；如發(fā)生打旋現(xiàn)象，還需考慮重力的影響。 ),(gdnfN N攪拌功率,W; n葉輪轉(zhuǎn)速, rs-1; d葉輪直徑,m; 液體密度,kgm-3; 液體粘度,Pas; g重力加速度,9.81ms-2。第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率均相液體的功率準數(shù)關(guān)聯(lián)式為 NP功率準數(shù)功率準數(shù); Re攪拌雷諾數(shù)攪拌雷諾數(shù)，反映流動狀況對攪拌功率的影響； Fr弗勞德數(shù)弗勞德數(shù),即流體的慣性力與重力之比,是反映重力對攪拌功率影響的準數(shù); K系統(tǒng)的總形狀系數(shù)系統(tǒng)的總形狀系數(shù),反映系統(tǒng)幾何構(gòu)型對攪拌功率的影響;a,b指數(shù)，其值與物料流動狀況及攪拌器型式和尺寸等因素有關(guān)，一般由實驗測定，無因次bagdnnd

21、KdnN225353dnNNPnd2Re gdnFr2第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率baPFrKNRe習慣上將式上式表示成下列形式baPFrReKN abPKFrNRe為為功率因數(shù)功率因數(shù)，無因次。，無因次。在攪拌操作中，若釜內(nèi)物料不會發(fā)生打旋現(xiàn)象，則在攪拌操作中，若釜內(nèi)物料不會發(fā)生打旋現(xiàn)象，則重力對攪拌功率的影響可以忽略，此時重力對攪拌功率的影響可以忽略，此時b b=0=0，則，則apKNRe第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率對于特定攪拌器，通過實驗測出對于特定攪拌器，通過實驗測出或或Np與與Re之間的關(guān)之間的關(guān)系，繪制系，繪制功率曲線功率曲線 1 11 10 01 10 02 21 10 03

22、 31 10 04 41 10 05 51 10 06 61 10 0- -1 11 11 10 01 10 02 23,41,276588432 1 85,6,73,41,2Re 攪拌器的功率曲線攪拌器的功率曲線 1-三葉推進式,s=d,無擋板；2-三葉推進式,s=d,全擋板；3-三葉推進式,s=2d,無擋板；4-三葉推進式，s=2d，全擋板；5-六葉直葉圓盤渦輪，無擋板；6-六葉直葉圓盤渦輪，全擋板；7-六葉彎葉圓盤渦輪，全擋板；8-雙葉平漿，全擋板全擋板：N=4，W=0.1D；各曲線：d/D1/3，b/d=1/4；HL/D=1 s-漿葉螺距,N-擋板數(shù),W-擋板寬度,D-釜內(nèi)徑,d-葉輪

23、直徑,b-漿葉寬度,HL-液層深度第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率層流區(qū)(Re10)此區(qū)域內(nèi)物料不會產(chǎn)生打旋現(xiàn)象，此區(qū)域內(nèi)物料不會產(chǎn)生打旋現(xiàn)象，故重力影響可以忽略。由于不存在故重力影響可以忽略。由于不存在打旋現(xiàn)象，打旋現(xiàn)象， 因而擋板對攪拌功率因而擋板對攪拌功率沒有影響，故同一型式幾何相似攪沒有影響，故同一型式幾何相似攪拌器，不論是否裝有擋板，拌器，不論是否裝有擋板， 功率功率曲線均相同。曲線均相同。aPKdnNNRe153第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率層流區(qū)(Re10)不同型式的攪拌器在層流區(qū)內(nèi)的功率曲線為彼此平行的直線，直線的斜率近似為-1。 將a=-1代入32153211-153kRedn

24、KNdnNndKdnNNPK1為與攪拌器結(jié)構(gòu)型式有關(guān)常數(shù)為與攪拌器結(jié)構(gòu)型式有關(guān)常數(shù)， 其值列于表其值列于表3-2中中第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率過渡區(qū)(30Re104)物料流動情況比較復雜，若未設擋板，Re增大，釜內(nèi)可能發(fā)生打旋現(xiàn)象。當Re300但符合全擋板條件時， 可不考慮打旋現(xiàn)象的影響。根據(jù)Re值由圖3-13查得值，計算功率。32153dnKNdnN第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率過渡區(qū)(30Re300且釜且釜內(nèi)內(nèi)未未設設臵擋臵擋板，板， 則則重力影重力影響響不能忽略，不能忽略， 攪攪拌功率拌功率應應按按下下式式 計計算算：其中其中b可按下式可按下式計計算算：

25、abKFrNReplgReb、為與攪為與攪拌器型式和尺寸有拌器型式和尺寸有關(guān)關(guān)的常的常數(shù)數(shù)，其，其值值列于表列于表3-3中。中。第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率完全湍流區(qū)(Re104)釜內(nèi)未設置擋板釜內(nèi)未設置擋板釜內(nèi)設置擋板釜內(nèi)設置擋板第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率釜內(nèi)未設置擋板釜內(nèi)未設置擋板此區(qū)域內(nèi)，若釜內(nèi)未設置擋板則此區(qū)域內(nèi)，若釜內(nèi)未設置擋板則釜內(nèi)物料會發(fā)生打旋現(xiàn)象，此時釜內(nèi)物料會發(fā)生打旋現(xiàn)象，此時液面下陷呈漏斗狀，空氣被吸入液面下陷呈漏斗狀，空氣被吸入液體，使液體的表觀密度減小，液體，使液體的表觀密度減小，而攪拌功率下降。而攪拌功率下降。對于特定攪拌系統(tǒng)，可根

26、據(jù)對于特定攪拌系統(tǒng)，可根據(jù)ReRe值值由圖由圖3-133-13查得查得值，計算攪拌功值，計算攪拌功率率abKFrNReplgReb第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率釜內(nèi)設置擋板釜內(nèi)設置擋板對于設置擋板攪拌釜，由于不發(fā)對于設置擋板攪拌釜，由于不發(fā)生打旋現(xiàn)象，故重力影響可以忽生打旋現(xiàn)象，故重力影響可以忽略。此時略。此時值幾乎與值幾乎與ReRe無關(guān)，即無關(guān)，即為常數(shù)，從而有為常數(shù)，從而有532253pdnKNKdnNNK2為與攪拌器結(jié)構(gòu)型式有關(guān)為與攪拌器結(jié)構(gòu)型式有關(guān)的常數(shù)的常數(shù)，其值列于表，其值列于表3-2中。中。第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率例3-13-1某釜式反應器的內(nèi)

27、徑為1.5m1.5m， 裝有六葉直葉圓盤渦輪式攪拌器。已知攪拌器的直徑為0.5m0.5m，轉(zhuǎn)速為120r/min120r/min，反應物料的密度為800kg/m3800kg/m3，黏度為0.2Pas0.2Pas，試計算下列兩種情況下的攪拌功率：(1)(1)釜內(nèi)未設置擋板；(2)(2)釜設置擋板，并符合全擋板條件。解： (1) (1)釜內(nèi)未設置擋板2000Re2ndRe300，且未設置擋板，重力影響不能忽略，查圖3-13曲線5，=1.9，d/D=0.33,查表3-3得=1.0，=40204.02gdnFr0575.0blgRe第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率Re300，且未設置擋板，重力影響不能忽

28、略，查圖3-13曲線5, =1.9，d/D=0.33,查表3-3得=1.0，=40204.02gdnFr0575.0blgReWdFrNb416n53(2)(2)釜內(nèi)設置擋板,符合完全擋板條件，不會打旋，重力影響可忽略，查圖3-13曲線5， =5.0WdnN100053第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率二、非均相液體的攪拌功率二、非均相液體的攪拌功率1 1、 液液- -液非均相攪拌液非均相攪拌2 2、 氣氣- -液非均相攪拌液非均相攪拌3 3、 固固- -液非均相攪拌液非均相攪拌第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率1 1、 液液- -液非均相攪拌液非均相攪拌(1)(1)平均密度平均密度(2)(2)平均黏

29、度平均黏度53dnNNPnd2Re gdnFr2第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率(1)(1)平均密度平均密度液-液非均相體系的平均密度可用下式計算：式中 為液-液非均相體系的平均密度 kg/m3； 為分散相的密度， kg/m3； 為連續(xù)相的密度，kg/m3； 為分散相的體積分率，無因次。cddd1dcd(2)(2)平均黏度平均黏度對于液-液非均相體系，若兩相液體的黏度均較低，則其平均黏度為：式中 為液-液非均相體系的平均黏度， Pas ； 為分散相的黏度， Pas； 為連續(xù)相的黏度， Pas 。ddc1ddc第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率對常用的水對常用的水-有機溶劑體系，若水的體積分率小于有機溶劑體系，若水的體積分率小于40%，則，則其平均黏度為：其平均黏度為：0w005.11ww若水的體積分率大于若水的體積分率大于40%40%， 則其平均黏度為：則其平均黏度為：000w61ww式中式中 為水相的黏度，為水相的黏度，Pas； 為有機溶劑相的黏度，為有機溶劑相的黏度，Pas； 為水相的體積分率；為水相的體積分率； 為有機溶劑相的體積分為有機溶劑相的體積分率。率。w0w0第三節(jié)第三節(jié) 攪拌功率攪拌功率2、 氣氣-液