第五章--搅拌聚合釜内流体的课件

第五章第五章 搅拌聚合釜搅拌聚合釜内流体的流动与混合内流体的流动与混合1、搅拌釜内流体、搅拌釜内流体 的的流动状态流动状态2、搅拌器的、搅拌器的构型及选择构型及选择3、搅拌功率的、搅拌功率的4、搅拌器的流动特性及、搅拌器的流动特性及转速的确定转速的确定5、搅拌器的混合特性、搅拌器的混合特性6、搅拌釜中的分散过程、搅拌釜中的分散过程1搅拌反应器的搅拌反应器的功能功能 1.推动液体流动，推动液体流动，混匀混匀物料物料 2.产生剪切力，产生剪切力，分散分散物料，使之悬浮物料，使之悬浮 3.增加流体的增加流体的湍流湍流，加速物料的，加速物料的分散与混合分散与混合，以提高传热速率以提高传热速率 4.在高粘度体系，在高粘度体系，更新界面更新界面，有利小分子，有利小分子的蒸出的蒸出2第一节第一节 搅拌釜内流体搅拌釜内流体 的流动状态的流动状态一、循环流动与剪切流动一、循环流动与剪切流动v1.循环流动循环流动：宏观流动（大尺寸大范围）：宏观流动（大尺寸大范围）径向（有利混合）、横向（有利混合）径向（有利混合）、横向（有利混合）切线流动切线流动32.剪切流动剪切流动：微观流动（小尺寸小范围）：微观流动（小尺寸小范围）湍流湍流 流动类型流动类型与与搅拌器的形式搅拌器的形式有关有关4二、搅拌雷诺数与流态二、搅拌雷诺数与流态5三、挡板与导流筒三、挡板与导流筒1.挡板挡板 有效消除有效消除旋涡旋涡 （1）切线流动转化为轴向或径向流动）切线流动转化为轴向或径向流动 （2）增大湍流程度）增大湍流程度 4块，宽度为釜径的块，宽度为釜径的挡板挡板 挡板挡板62.2.导流筒导流筒导流筒导流筒 控制控制控制控制回流回流回流回流的的的的速度和方向速度和方向速度和方向速度和方向 （1 1）提高流体）提高流体）提高流体）提高流体 的搅拌程度的搅拌程度的搅拌程度的搅拌程度 （2 2）循环流型，提高混合效率）循环流型，提高混合效率）循环流型，提高混合效率）循环流型，提高混合效率 （3 3）减少流体短路）减少流体短路）减少流体短路）减少流体短路导流筒导流筒导流筒导流筒 导流筒导流筒导流筒导流筒7第二节第二节 搅拌器的构形及选择搅拌器的构形及选择一、搅拌器的搅拌器的构形构形1.浆式搅拌器浆式搅拌器 剪切剪切 粘度粘度0.1100Pa s,平浆、斜浆。浆、釜径比平浆、斜浆。浆、釜径比D/T=0.50.7，20200r min，叶速，叶速1.22 粘度粘度1100Pa s,锚式、框式。浆、釜径比锚式、框式。浆、釜径比D/T=0.9582.涡流式搅拌器涡流式搅拌器 循环循环+剪切剪切 适合低粘度只至中等粘度粘度适合低粘度只至中等粘度粘度0.001100Pa s的的 液体混合、液液分散、液固悬浮。液体混合、液液分散、液固悬浮。浆叶：平直叶、弯曲叶、倾斜叶、圆盘平直叶、浆叶：平直叶、弯曲叶、倾斜叶、圆盘平直叶、圆盘弯曲叶、圆盘斜叶。开式、闭式。圆盘弯曲叶、圆盘斜叶。开式、闭式。D/d=58,D/T=0.50.7,叶片叶片48。93.推进式搅拌器推进式搅拌器 循环型循环型 适合粘度小粘度适合粘度小粘度0.00110Pa s、流量大的流体。、流量大的流体。D/T较小，较小，D=0.4m，叶速叶速1.515。4.螺杆及螺带式搅拌器螺杆及螺带式搅拌器 适合适合高粘度高粘度101000Pa s流体。流体。螺距螺距S/D=1,叶宽叶宽B/T=0.1,D/T=0.9510二、搅拌器的选用二、搅拌器的选用1.搅拌器的选用原理搅拌器的选用原理（1）保证物料的混合）保证物料的混合（2）消耗最小的功率）消耗最小的功率（3）所需费用最低）所需费用最低（4）操作方便，易于制造和维修）操作方便，易于制造和维修112.搅拌器的选用搅拌器的选用（1 1）均相液体的混合（）均相液体的混合（）均相液体的混合（）均相液体的混合（循环流型循环流型循环流型循环流型）一般情况：选用浆式搅拌器一般情况：选用浆式搅拌器一般情况：选用浆式搅拌器一般情况：选用浆式搅拌器 快速搅拌：选用推进、涡流式搅拌器快速搅拌：选用推进、涡流式搅拌器快速搅拌：选用推进、涡流式搅拌器快速搅拌：选用推进、涡流式搅拌器 湍流操作：设置挡板湍流操作：设置挡板湍流操作：设置挡板湍流操作：设置挡板 （2 2）非均相液体的混合（）非均相液体的混合（）非均相液体的混合（）非均相液体的混合（剪切剪切剪切剪切+循环流型循环流型循环流型循环流型）粘度小，选用平直叶涡流式粘度小，选用平直叶涡流式粘度小，选用平直叶涡流式粘度小，选用平直叶涡流式 粘度大，选用弯叶涡流式粘度大，选用弯叶涡流式粘度大，选用弯叶涡流式粘度大，选用弯叶涡流式12（3）固体悬浮）固体悬浮 循环循环+湍流湍流 固体颗粒大，固固体颗粒大，固/液液 30%开式涡流开式涡流 固体颗粒小，固固体颗粒小，固/液液 6090%，平浆平浆 固固/液液 40%无挡板，水相体积40%23有挡板互溶液体体系液液-固体系固体系 固体粒子自由运动24固体粒子不能自由运动浆料通用式通用式25例题v在一直径为1.2m,液深1.2内装有4块挡板(Bw/T=0.10)的反应器内,反应液密度13000Kg/m3,黏度1310-3pa.s,26第五节搅拌器的流动特性及转速的确定一、搅拌器的循环特性一、搅拌器的循环特性 1.搅拌浆叶的排出量搅拌浆叶的排出量 比例系数。比例系数。利用利用 的关系图求解的关系图求解 2.同伴流同伴流 、循环流、循环流 层流层流 湍流湍流 273.循环流量循环流量 湍流时，（1）全挡板釜全挡板釜，当当 时时28 全挡板，湍流时（2）排出量与挡板系数的关系排出量与挡板系数的关系（3）排出量与循环次数、循环时间的关系排出量与循环次数、循环时间的关系29 普通搅拌普通搅拌 Nc=35次次/分分 强烈搅拌强烈搅拌 Nc=510次次/分分(4）流体特性的判断）流体特性的判断 循环型浆叶循环型浆叶 剪切型浆叶剪切型浆叶二、搅拌转速的确定二、搅拌转速的确定 搅拌釜内流体的流速分布和搅拌转速有关。搅拌转搅拌釜内流体的流速分布和搅拌转速有关。搅拌转速的确定取决于反应过程对搅拌的要求。速的确定取决于反应过程对搅拌的要求。1.混合和搅拌类型的搅拌转速的确定法混合和搅拌类型的搅拌转速的确定法 (1)根据生产任务确定搅拌釜容积和釜径根据生产任务确定搅拌釜容积和釜径T (2)选定浆叶直径和釜径比值选定浆叶直径和釜径比值D/T，初步求出浆叶直径，初步求出浆叶直径D 30 D/T=0.20.8，浆叶浆叶 0.50.83 涡轮涡轮 0.330.40 推进式推进式 0.10.33（3）根据所需搅拌程度确定搅拌等级和总体流速）根据所需搅拌程度确定搅拌等级和总体流速u（4）计算搅拌浆叶的排出量）计算搅拌浆叶的排出量（5）运用）运用 关系图，求搅拌浆叶转速关系图，求搅拌浆叶转速N 反复试差，选出合适的转速反复试差，选出合适的转速N312.颗粒悬浮类型搅拌转速的确定法颗粒悬浮类型搅拌转速的确定法 根据悬浮程度的要求计算搅拌浆叶的尺寸和转速。关根据悬浮程度的要求计算搅拌浆叶的尺寸和转速。关键在悬浮粒子的沉降速率。键在悬浮粒子的沉降速率。拉曳力拉曳力 极限沉降速率极限沉降速率 重力重力 （1）假设颗粒雷诺数值处于层流或湍流，分别计算密度）假设颗粒雷诺数值处于层流或湍流，分别计算密度 或或（2）根据颗粒密度及直径，由图）根据颗粒密度及直径，由图5-19查取极限沉降速率；查取极限沉降速率；（3）由表）由表 5-8求设计沉降速率求设计沉降速率（4）确定）确定D、D/T；32（5）根据表）根据表5-7选定搅拌等级；选定搅拌等级；（6）计算搅拌浆叶转速；图）计算搅拌浆叶转速；图5-20（7）校正颗粒雷诺数值）校正颗粒雷诺数值 层流层流 湍流湍流（8）计算搅拌功率消耗）计算搅拌功率消耗33第六节第六节 搅拌器的混合特性搅拌器的混合特性一、混合机理和混合特性一、混合机理和混合特性1.混合机理混合机理 循环流动（宏观）与剪切流动（微观）。大多数混循环流动（宏观）与剪切流动（微观）。大多数混合过程，存在主体对流扩散、旋涡扩散、分子扩散。合过程，存在主体对流扩散、旋涡扩散、分子扩散。高粘度的流体，混合过程主要为主体对流扩散、分子高粘度的流体，混合过程主要为主体对流扩散、分子扩散。扩散。旋涡扩散系数为旋涡扩散系数为10-310-4，对流扩散系数，对流扩散系数10-910-102.混合时间混合时间 （1）无因次数）无因次数C1 湍流：常数湍流：常数 层流：层流：D/T=1 常数常数 D/T=0.30.5 不不确定确定34写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits35 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日 36