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搅拌器基本知识

发布时间:2016/3/14点击次数:1063

搅拌器

  定义:搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮等,是搅拌设备的核心部件,是一种通过使搅拌介质获得适宜流动场而向其输入机械能量的装置。

1.搅拌器类型

  按搅拌桨叶结构分类,搅拌器可分为平叶、斜(折)叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器。
  桨式、涡轮式搅拌器都有平叶和斜叶结构;推进式、螺杆式、螺带式的桨叶为螺旋面叶结构。根据安装要求又可以分为整体式和剖分式结构,对于大型搅拌器,往往做成剖分式,便于安装固定。
  按用途分为低黏流体用、高黏流体用。
  用于低黏流体的搅拌器种类有:推进式、浆式、开启涡轮式(平叶、斜叶、弯叶)、圆盘涡轮式(平叶、斜叶、弯叶)、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG和改进MIG等。用于高粘流体的搅拌器种类有:锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式等。
  按流体流动形态分为轴向流和径向流型。
  有些搅拌器在运转时,流体既产生轴向流又产生径向流的称为混合流型。推进式是轴流型的代表,平直叶圆盘涡轮是径流型的代表,而斜叶涡轮是混合流型的代表。
  相关内容:常用搅拌器的种类有哪些?

1.1涡轮式搅拌器

  涡轮式搅拌器(又称透平式叶轮)随叶片形状和安装角度不同其名称和用途也不同。从形式上看有两大类,一类是有一个圆盘安装在轮毂上,叶片再安装在圆盘上,称圆盘涡轮式搅拌器.另一种是叶片直接安装在轮毂上,称开启涡轮式搅拌器。应用极广,能处理黏度范围很广的流体。
  
  涡轮式搅拌器随叶片形状和安装的角度不同其名称和用途也不同。从安装形式上看有两大类,一类是有一个圆盘安装在轮毂上,叶片再安装在圆盘上,称圆盘涡轮式.另一种是叶片直接安装在轮毂上,称开启涡轮式。若叶片垂直安装的称径向流涡轮,叶片倾斜安装的称轴向流涡轮。若叶片呈弯曲形的还可称作弯曲叶涡轮。
  相关内容:涡轮式搅拌器介绍

1.2桨式搅拌器

  桨式搅拌器通常仅有二个叶片,是搅拌叶轮中最简单的一种。根据叶片的垂直或倾斜安装可分成径向流型和轴向流型。桨式叶轮主要用于排出流是必要的场合,由于在同样的排量下,轴向流叶轮的功耗比径向流低,故轴向流叶轮使用较多,由于结构简单,即使叶径大,价格也不高,故往往用于大叶径、低转速的场合。
  
  桨式搅拌器主要用于流体的循环,由于在同样的排量下,斜叶式比平直叶的功耗少,操作费用低,因而斜叶式搅拌器使用较多。桨式也可用于高黏流体的搅拌,虽然,对于高黏度液体的混合来说,它的效果比昂贵的螺带式叶轮要差一点,但对于液体黏度不太高,或者对混合的要求不是太高的场合,桨式由于其价格低,还往往被选用。
  相关内容:桨式搅拌器构造型式

1.3推进式搅拌器

  推进式搅拌器属于轴流型循环型搅拌器,循环性能好,剪切作用不大,适用于黏度低、流量大的场合,利用较小的搅拌功率通过高速转动的桨叶能获得较好的搅拌效果。主要用于液液体系混合、温度均一,在低浓度固液体系中防止沉降等。
     
  推进式搅拌器是最典型的轴流形搅拌器,排液量高,低剪切性能,流体是从轴向进入搅拌器的叶片,而后又从轴向流出的一种液流方式。轴向流型的混合流体的运动方向是和搅拌轴平行的,在运行方向上撞到罐壁或罐底,形成上下循环流,同轴向流同时存在,结合不同挡板后,可实现更为复杂的混合效果。 
  推进式的叶片不像船舶推进器那样都由立体曲面所组成,通常由钢板扭曲而制得。推进式叶轮在旋转时使液体向前方成轴向流排出,使之在罐内形成循环。然而,若将推进式搅拌器安装在无挡板的圆筒形搅拌罐的中心,则在叶轮旋转的同时,罐内液体也旋转,与轴向流相比,还是水平回转流占主要地位,其混合效果就减弱,这是因为轴向循环流动才是促进宏观混合的真正动力。
  相关内容:推进式搅拌器结构特点和应用

1.4锚式搅拌器和框式搅拌器

  锚式搅拌器和框式搅拌器属于同一类,这类搅拌器的叶轮直径同罐径之比较大,常在低速下运行,在搅拌低黏度液体时不产生大的剪切力,因此不适用于液液和气液分散,在罐壁附近的流速比其他叶轮大,能得到大的传热膜系数,故常用于传热,晶析操作,也适用于高黏度物料搅拌
       
  锚式、框式搅拌器属于同一类,这些叶轮的桨径对罐径之比d/D较大,通常在低速下运行,在搅拌低黏度液体时不产生大的剪切力,因此它不适用于液-液和气-液分散,另一方面,这些叶轮在罐内移动的流量大,水平回转流占支配地位,不具有良好的混合均一性,然而在罐壁附近的流速比其他叶轮大。能得到大的传热膜系数,故常用于传热,晶析操作。也常用于高浓度淤浆和沉降性淤浆、高黏度流体的搅拌。
  相关内容:锚式和框式搅拌器特点

1.5磁力搅拌器的特点

  磁力搅拌器和传统的搅拌设备相比,其特点表现在其特有的磁力传动方式上,其余则没有什么两样。 
  磁力搅拌器的驱动轴的扭矩是通过磁力联轴器传递到搅拌轴上的,而一般的搅拌设备常用夹壳式联轴器连接电动机主轴和搅拌轴。磁力搅拌器的突出优势就是可以完全消除设备内的气体介质通过轴封的泄漏。
  相关内容:磁力搅拌器的特点和应用

2.搅拌器选型

  搅拌操作涉及流体的流动、传质和传热,所进行的物理和化学过程对搅拌效果的要求也不同,至今对于搅拌器的研究仍不够深入,因此搅拌器的选型具有一定的经验性。

2.1搅拌器选型概述

  通过对搅拌器类型的了解,可以使搅拌器选型更加的方便。在搅拌设备的机械工程设计以及新型搅拌设备的开发中,搅拌器选型是十分重要的。
  一般选型过程应考虑以下几个方面:1.有类似应用,且搅拌效果较为理想的可选择相同类型搅拌器;2.生产过程对搅拌有着严格要求又无类似型式可参考时,则应对工艺、设备、搅拌要求、经济性等作全面评价,找出操作的主要控制因素,选择合适的型式;生产规模较大或新开发的搅拌设备,需进行一定的实验研究,寻求最佳的叶轮型式尺寸和操作条件,并经过中试后才能应用。

2.2搅拌器选型步骤

  一般,搅拌设备的设计顺序为:
  搅拌条件的设定和确认-搅拌器选型-确定叶轮尺寸及转速-计算搅拌功率-搅拌装置机械设计。
  要设定的搅拌条件包括搅拌罐的容积、罐型罐内物料的性质、搅拌目的、操作温度和压力,是分批式操作还是连续式操作等。无疑,这是设计搅拌设备的基础,也是搅拌器选型的重要依据,通常须由用户提供。然而对于有些条目,用户往往不能确切地提出,需要与设计者进行沟通后才能确定,特别是对于物料的性质和搅拌目的两项。
  在搅拌条件确定后,下一步就是叶轮型式的选定也就是搅拌器选型,这是非常重要的一步,然而这是最依赖于经验的一步,须仔细探讨。将从叶轮的剪切-循环特性,叶轮对物料黏性的适应性,叶轮产生的流型等方面阐明各种叶轮的特点,再结合不同的搅拌目的,来探讨叶轮的选型问题。
  要对搅拌器进行选型,不仅仅是型式的确定,确定了型式后,首先要确定的就是材质,其的材质有很多种,如:碳钢、不锈钢、搪玻璃等,搅拌器材质的确定要考虑很多因素,其中,首要因素就是搅拌物料 
  根据物料的不同,搅拌器的材质也不同,如果没有特殊要求,建议采用碳钢,碳钢可适用于大部分的工况,并且价格最低,高温方面,只要不高于350,都可以使用碳钢搅拌,如果高于这个温度,可以使用不锈钢材质,同时碳钢的耐腐蚀性较差,虽然可以加衬胶和喷涂不锈钢层来提高碳钢的耐腐蚀性,但是对于腐蚀性较高,又不能经常停机清理的工况下,还是不能适应,在这种情况下,为了提高使用寿命,我们可以采用不锈钢或搪玻璃材质,无论碳钢、不锈钢还是搪玻璃,都有更细的材质分类,比如,不同型号的不锈钢有着不同的特点,我们要根据自身的搅拌工况、搅拌温度和腐蚀性方面来确定具体的型号。

  更多搅拌器选型相关内容:搅拌器选型经验 | 搅拌器强度和叶片厚度的计算

3.搅拌器功率

  什么是搅拌器功率?很多人将搅拌器功率的定义和电机功率搞混,其实这个概念并不难理解,搅拌器功率就是维持搅拌过程正常运行所需要的动力。而电机是提供搅拌器功率的装置,确定了搅拌器功率后,电机功率可以理解为提供该搅拌器功率的电机所需要的功率。

3.1搅拌器功率计算公式

  计算功率还需确认搅拌功率准数Np,如计算出搅拌功率准数则可通过下式很容易的计算出搅拌器功率。
  
  其中ρ为介质密度,N为转速,d为直径,这三个值很容易就可以测量出,由此可见,只要确定了搅拌功率准数Np,便不难根据公式求出搅拌器功率。
  一般情况下计算搅拌功率准数的关联式如下:
  
  式中:Np是搅拌功率准数;Fr为弗劳德数;K为方程式系数;p和q为方程式参数。

3.2影响搅拌器功率的因素

  对搅拌功率影响最大的就是对搅拌装置的输入能量,搅拌装置消耗的能量主要提供给釜内物料进行剪切与循环。搅拌功率是指搅拌时,单位时间输入釜内物料的能量,它不包括在轴封和传动装置中损耗的能量。计算搅拌功率的目的,一是用于设计或校核搅拌器和搅拌轴的强度和刚度;二是用于选择电动机和变速器等传动装置。 
  影响搅拌装置搅拌功率的因素还有很多,主要有几何因素和物理因素两大类,包括以下四个方面。 
  1.搅拌器的几何尺寸与转速搅拌器直径、桨叶宽度、桨叶倾斜角、转速、单个搅拌器叶片数、距离容器底部的距离等。 
  2.容器的结构,包括容器内径、液面高度、挡板数、挡板宽度、导流筒的尺寸等。 
  3.介质的特性,包括液体的密度、粘度。 
  4.重力加速度,不同地区就有着不同的重力加速度。

  更多搅拌器选型相关内容:如何计算搅拌器功率?

4.搅拌器应用标准

  搅拌器型式及基本参数:最新标准:HG/T3796.1-2006,代替标准:HG/T2123-1991,实施日期:2006-07-01;
  搅拌轴轴径系列:最新标准:HG/T3796.2-2006,代替标准:HG/T3167-1986,实施日期:2006-07-01;
  桨式搅拌器:最新标准:HG/T3796.3-2006,代替标准:HG/T2124-1991,实施日期:2006-07-01;
  开启涡轮式搅拌器:最新标准:HG/T3796.4-2006,代替标准:HG/T2125-1991,实施日期:2006-07-01;
  圆盘涡轮式搅拌器:最新标准:HG/T3796.5-2006,代替标准:HG/T2125-1991,实施日期:2006-07-01;
  圆盘锯齿式搅拌器:最新标准:HG/T3796.6-2006,实施日期:2006-07-01;
  三叶后弯式搅拌器:最新标准:HG/T3796.7-2006,代替标准:HG/T2043-1991,实施日期:2006-07-01;
  推进式搅拌器:最新标准:HG/T3796.8-2006,HG/T2126-1991,实施日期:2006-07-01;
  板式螺旋桨搅拌器:最新标准:HG/T3796.9-2006,实施日期:2006-07-01;
  螺杆式搅拌器:最新标准:HG/T3796.10-2006,实施日期:2006-07-01;
  螺带式搅拌器:最新标准:HG/T3796.11-2006,实施日期:2006-07-01;
  锚框式搅拌器:最新标准:HG/T3796.12-2006,代替标准:HG/T2127-1991实施日期:2006-07-01。
  最新标准是目前正在执行的标准,代替标准是被代替的老标准,没有代替标准的都是2006年制订的标准。

 

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