高粘度非牛顿流作用搅拌器的混合特性

对高粘度非牛顿流体,在层流域测定了双螺带-锚、内外单螺带-锚、田螺带-锚、交叉斜桨(MIG)-锚、椭圆板-锚、框-螺带-锚和偏框-锚等七种搅拌器的混合时间,研究了它们的混合特性。确认在上述搅拌器中,内外单螺带-锚搅拌器的混合性能最佳,混合时间随流体的流动行为指数n值的降低而增大。     

螺带式搅拌器的功率消耗

对高粘度牛顿流体和非牛顿流体,在层流域测定了多种几何结构的螺带-锚搅拌器的功率消耗和Metzner常数K_(so)用回归分析方法,分别把Kp(N_p·Re)、K_(?)与搅拌器的几何参数和特性参数进行关联,得到:对底部没有锚的螺带搅拌器,由本实验和文献数据得到:结果还证实了螺带搅拌器的功率消耗与螺带高度不成正比.K_(?)与C_(3)进行关联是一种可行的方法.所得计算式能较准确地预测螺带式搅拌器在搅拌牛顿流体和非牛顿流体时的功率消耗和K_8值.     

搅拌槽中高粘流体的速度分布

本文使用示踪粒子照相法对双螺带、框-螺带-锚、交叉桨式和MIG-锚搅拌器,测定了搅拌槽中高粘流体的流型和速度分布,用单个悬浮粒子测定了循环时问。结果表明在槽水平断面上,流体主要是切向流动,径向流动很弱,轴向循环流量系数N_q的大小显著地依赖于轴向泵送流体的叶片面积的大小。双螺带搅拌器的轴向流动速度和循环流量系数大于其它三种搅拌器。框-螺带-锚搅拌器的切向速度最大,而轴向速度很小,全槽范围的上下循环流动很弱。交叉桨叶的轴向速度在某些径向位置接近于零。本文结合速度分布讨论了高粘流体的混合机理和搅拌器结构对混合速度的影响。搅拌槽中流体的流型和速度分布信息对解析槽中流体的温度和浓度分布是非常重要的。一只高混合效率搅拌器,应该具有较强的剪切性能和良好的轴向循环性能。以往有关搅拌槽中流体力学的研究绝大多数是针对搅拌功率消耗、混合和循环时间,而流型和速度分布的研究只有少量报道。本文研究了四种搅拌器的流型和速度分布,结合早先的研究结果,评价了它们的剪切、混合和循环性能以及搅拌器结构的合理性,并为化工生产中选择和改进搅拌器提供依据。     

半椭圆板-导流筒搅拌器的功率消耗和混合效率

对牛顿流体和非牛顿流体,在层流域和过渡流域测定了三种不同结构(A、B、C型)的半椭图板-导流筒和双螺带-锚搅拌器的功率消耗、Metzner常数Ks和混合时间T_M,用混合效率准数C_4(=T_MW_V/μ)比较了它们的混合效率。结果发现:在上述搅拌器中,A型搅拌器的混合效率高于双螺带-锚搅拌器,并有可能取代造价高的螺杆-导流筒搅拌器。     

搅拌槽中粘弹性流体的流速分布

用照相法测定了搅拌槽中粘弹性流体在框-螺带-锚、椭圆板-锚和MIG-锚等三种细合桨叶下的流型和流速分布。结果表明,在槽的水平断面内,流体主要作切向流动。与牛顿流体相比,粘弹性流体的切向速度较大,而轴向速度较小。对于椭圆板-锚和MIG-锚两种桨叶,与牛顿流体相比,粘弹性流体的循环流量分别降低了33％和50％。三种桨叶中,框-螺带-锚桨叶的切向速度和槽壁处的剪切变形最大,轴向循环最差,而椭圆板-锚桨叶的轴向循环优于其余两者。     

回转兼上下动搅拌器混合非牛顿流体时的功率消耗及混合特性

用回转兼上下动搅拌器混合高粘度牛顿流体和非牛顿流体时,在层流域测定了功率数K_P、混合时间T_M和Metzner常数K_S。结果表明:该搅拌器的功率消耗可关联成N_P·Re~(**)=K_p/K_s~(1-n),使牛顿流体和非牛顿流体达到同样的混合效果;其能耗与通常的双螺带搅拌器相比,分别降低80％和65％以上,因而是一种值得推广的高效节能搅拌器。     

螺带桨叶在粘弹性流体中的搅拌功率

本文研究了层流区内外单螺带-锚、四螺带-锚桨叶在粘弹性流体中的搅拌功率消耗。与牛顿型流体比较结果表明,流体的弹性对搅拌功率有较大的影响。Boger流体较牛顿型流体的功率消耗大50％以上。 本文采用了广义二阶流体本构方程导出搅拌功率计算式: 用实验数据确定f_3和F_(1av)~*,得到了适用于牛顿型流体、假塑性流体和粘弹性流体的功率计算式。计算结果与实验值比较接近。     

螺旋-螺带-锚组合搅拌器轴功率的测试

为配合稀土异戊橡胶的开发,我们对聚合釜所用螺旋-螺带-锚组合搅拌器的搅拌轴功率进行了测试。 一、实验装置与测试方法 实验装置为直径285毫米、高820毫米、容积为50升的有机玻璃釜。 搅拌器的结构及几何尺寸见图1。     

顺丁聚合釜给热系数的测定

参照国内顺丁橡胶的生产过程,以 CMC水溶液为模拟液,用非稳态法测定了非牛顿流体在搅拌釜内壁的给热系数,分别得到了偏框搅拌器和螺带搅拌器的给热系数关联式。     

双轴异桨变速组合型搅拌器的轴功率与混合效率

本研究测定了齿盘(偏置)式、锚式、45°框桨式三种搅拌器和齿盘-锚式、齿盘-45°框桨式两种双轴异奖变速组合型搅拌器的功率(N~p～Re)曲线和它们在操作流域(以单桨计算,Re=63—600)内的混合效率。结果表明,在层流域至弱过渡流域,组合型各搅拌器的功率与组合前单个搅拌器的功率基本相同;但在强过渡流域至湍流域,其功率计算要进行修正。组合搅拌器的功率是各搅拌器功率的迭加。效率较低的齿盘-锚式组合搅拌器比效率较高的齿盘式节能50％。齿盘-45°框桨式组合搅拌器的混合能是60°双层斜桨式的22％;是MIG型的50％。双轴异桨变速组合型搅拌器是一种值得开发的操作弹性宽、效率高和能耗低的搅拌设备。     

组合桨搅拌器搅拌特性的研究

为使聚合釜内搅拌介质在湍流、过渡流及层流域都能达到良好的混合,对锚－三叶推进器、锚－内外单螺带、正交双层三角桨－单螺带、正交双层三角桨－内外单螺带等４种组合桨搅拌器,于φ３００ｍｍ的有机玻璃釜中,测定了在牛顿流体和假塑性流体中的搅拌功率和循环特性。实验结果表明,４种组合桨中,含正交双层三角桨的２种组合桨功率消耗小,循环能力明显较强,具有较好的循环性能和剪切能力,能在粘度变化范围宽广的介质中获得良好的搅拌效果。假塑性流体（羧甲基纤维素水溶液）的过渡流域用ｌｎＮ_ｐ＝Ａ_１＋Ａ_２ｌｎＲｅ＋Ａ_３（ｌｎＲｅ）￣２关联式,功率值精度高。     

组合浆搅拌器搅拌特性的研究

为使聚合釜内搅拌介质在湍流，过渡流及层流域都能达到良好的混合，对锚－三叶推进器，锚－内外单螺带，正交双三角桨－单螺带，正交双层三角桨－内外单螺带等４种组合桨搅拌器，于φ３００ｍｍ的有机玻璃釜中，测定了在牛顿流体和假塑性流体中的搅拌功率和循环特性。实验结果表明，４种组合桨中，含正交双层三角桨的２种组合桨功率消耗小，循环能力明显较强，具有较好的循环性能和剪切能力，能在粘度变化范围宽广的介质中获得良好的     

激光法测定搅拌器的混合特性

一、前言 高粘度物料的混合所采用的搅拌器有双螺带、螺带螺旋、内外螺带、斜叶偏框和圆偏框等形式,为评选它们的性能,要测定它们的搅拌功率、混合时间及计算单位体积混合能耗大小。 混合时间的测定方法主要有电导法、热法、化学消色法等。测定高粘度物料的混合     

非牛顿流体在过渡域的搅拌功率和混合效率

本研究测定了螺杆-导流筒、锚式、框式、三层三叶后掠式-D 形挡板和四层MIG-D 形挡板搅拌器的功率消耗 K_p、Metzner常数 Ks和混合时间 θ_M。得到了下列关联式:对牛顿流体,在层流域(Re<20),N_pRe=K_p;在过渡域(Re>20),1nN_p=A B 1n Re C(1n Re)~2。对非牛顿流体,只要用表观雷诺数Re~*代替上式中的雷诺数Re,螺杆-导流筒、三层三叶 后掠式-D 形挡板和四层MIG-D 形挡板搅拌器同样可用上述功率关联式;对锚式和柜式搅拌器,在层流域可用牛顿流体功率关系式,在过渡域,则会产生50％的偏差。作为工业设计,在层流域和过渡域,可选用螺杆-导流筒搅拌器;当Re>200时,也可选用三层三叶后掠式-D形挡板搅拌器。     

几种平面型拌搅器消耗功率的估算

本文用数值分析方法估算平面型搅拌器的消耗功率。研究对象为双叶桨式、锚式和框式三种搅拌器。流体是高粘度的假塑性液体,采用Ostwald de Waelc或Carreau流变模型。结果用一个适用于平面型搅拌器的通用关联式表示,经与200立升容器的试验数据比较,发现一致性相当好。     

组合桨搅拌器的宏观混合特性

分别以浓度为１％，２％，３％，３．５％的羧甲基纤维素溶液为实验，采用测温法，测定了正交双层三角桨－单螺带桨，正交双层三角桨－内外单螺带桨．锚式桨－三叶推进器．锚式桨－内外单螺带４种组合桨拌器的宏观混合时间，无量钢数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４综合评判了它们的宏观混合性能，实验证明，前２种组合桨搅拌器在不同流域内都使搅拌介质达到良好的宏观混合，且功率消耗低，混合效率高，具有明显的节能优势，对搅拌变粘度体系     

组合式搅拌器对疏水缔合聚合物溶解特性的影响

机械搅拌是目前加速疏水缔合聚合物溶解熟化所广泛采用的一种方法。然而,聚合物溶解是一个从多相到单相、从低黏到高黏的变化过程,单一搅拌器用于聚合物的溶解过程存在诸多的问题。本文采用适用中低黏度的翼型搅拌器（KCX）和适用高黏度的锚框式搅拌器（MS）的组合,通过实验研究了翼型搅拌器不同操作方式（上翻或下压）和锚框式搅拌器不同转速等操作工况对聚合物溶解熟化过程中的作用,并将翼型搅拌器功率的实验数据与数值模拟的结果进行了比较。研究结果表明：翼型和锚框式搅拌器在聚合物不同的溶解熟化过程中其作用是不一样的;双搅拌器的同向运行可以促进罐内的流动和整体循环,加速聚合物的溶解和熟化;采用翼型搅拌器下压操作（KCXD）与MS搅拌器同向运转操作方式最利于聚合物的溶解和熟化。     

非牛顿流体在过渡流域的搅拌功率和混合效率

研究了六种搅拌器在过渡流域的混合特性,测定了功率消耗和混合时间,用混合效率准数C_4选择适合于过渡流域混合的搅拌器。研究发现:丰椭圆板——导流筒和MIG——锚搅拌器适合于过渡流域的混合操作,尤其是MIG—锚搅拌器具有很高的混合效率,值得向工业部门推荐。实验还同时测定了这六种搅拌器和复动式搅拌器在层流域的功率消耗和混合时间,发现复动式搅拌器混合效率最高。     

组合桨聚合釜内非牛顿流体的混合特性

在φ476mm的椭圆底有机玻璃聚合釜中,以羧甲基纤维素-甘油水溶液(前者质量分数为1.3％)为实验物系。利用酸碱中和法测定了9种不同的搅拌桨直径与聚合釜直径比接近于1的组合搅拌桨沿聚合釜轴向及径向的混合特性。结果表明：内外螺带-锚式组合桨的轴向混合最强,但径向混合较差。框板式搅拌桨的轴向混合较内外螺带-锚式组合桨弱,但比改进偏框式桨强,其径向混合较后者弱。改进偏框桨的7种不同组合方式沿径向的混合良好,多数组合桨沿轴向的混合较前2种组合桨弱,更接近于平推流。     

螺带式搅拌器在假塑液中的混合及放大的研究

本文综合研究了螺带式搅拌器在假塑性液体中的混合特性及动力特性，测定了双螺带，内外螺带及螺带螺旋３种类型搅拌器的功率常数Ｋｐ和Ｍｅｔａｎｅｒ常数Ｋｓ，并得出混匀操作和传质工艺过程的放大准则。