涡轮式叶轮随叶片形状和安装的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。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。
径向流涡轮旋转起来把液体从轴方向吸入而向与轴垂直的方向(径向)排出。当罐内有挡板时,排出流遇到罐壁则向---开,使罐内形成上下循环的流型。这种叶率消耗大,剪切力强,又具有排出能力。因此它适用于既要有强的剪切,又要有一定循环流量的场合,如在液-液体系用于乳化、乳液聚合、悬浮聚合、萃取等;在固-液体系则用于把干的和湿的滤饼再捣碎成浆状以及使固体一面破碎一面溶解;对于气-液体系则用于氧化反应那样的气体分散和伴有化学反应的吸收等。对于圆盘涡轮,山西搅拌器,由于它能在叶轮下一度保持气体进而使之分散,减少气体的浪费,因此很多气-液操作都用它。
将搅拌器安装在立式器筒体的中心线上,驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动,用普通电机直接联接或与减速机直接联接。从功率方面看,可从0.1kw到数百千瓦,但在实际应用中,常用的功率为0.2- 22kw.有人统计这种范围内的电机数量约占电机总数量的50%。由于搅拌器的大型化,超过400kw的大型搅拌器也出现了。一般认为功率3.7kw以下为小型,5.5,22kw为中型。转速低于l00r/min为低速,100 - 400r/min称中速,大于400r/min称高速。搅拌器桨叶的形状,根据搅拌器用途可以考虑各种各样的组合方式,以三叶推进式、涡轮式为主体,而组合各种形式。轴封以填料函密封的比较多,但对于真空(真空度400mmhg以上)及承受压力比较高的,要采用机械密封。
中、小型立式容器搅拌器,在国外多数已标准化。转速为300 - 360r/min.电机功率大约为0.4~15kw的范围,用皮带或齿轮一级减速。
搅拌器的几何相似放大和非几何相似放大主要依赖于经验和实验,浆叶搅拌器,缺乏理论指导,且对其优劣很难用理论预测。同时,对于能耗和生产成本,只能在一定规模的生产装置上进行对比后才能分出高低。而在工业实际中,---是快速反应体系或高黏度非牛顿物系,工业规模的反应器存在不同程度的非均匀性,随着搅拌器规模的增大,这种不均匀性---,因而经验成分多于理论计算的上述放大设计方法的---性受到的挑战。对这类反应器器的优化、合理放大设计,往往成了新技术应用以及工业规模大型化的瓶颈问题。搅拌流场的数值模拟和放大技术就是在这种背景下应运而生的。
数模放大的关键是模型的建立。放大模型是该被放大过程、机理或现象的一种近似反映。这种模型的种类可以有很多种,如数学模型、物理模型、化学模型等。
数学模型通常是过程的一种抽象,有多种形式,桨叶式搅拌器,可分为基础模型和经验模型,简单模型和复杂模型,稳态模型和动态模型,确定性模型和统计模型等。基础模型通常由一系列基础方程组成,包括平衡、能量平衡、动量平衡等方程。经验模型通常由实验得到,只研究输出和输入的关系,有时也称之为“黑箱”模型。
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