若将搅拌器中两种性质不同,但互相溶解的液体一起搅拌,将发生两种过程,首先是两种液体被破碎成块团(或称溶质团、浓度斑),并彼此掺合起来,这些块团是不规则的,块团的尺寸随搅拌器的搅拌而连续地减小。同时这两种流体间的扩散将通过块团的边界进行,边界处的组成先发生变化,逐渐扩展至块团内部,终达到两种液体的分子级的混合。若不是液体先被打碎成小块团、形成大量接触面的话,扩散过程进行很慢;然而若没有扩散过程,即使搅拌器长时间连续不断地搅拌也不能获得分子级均一的混合物。由此可见,“破碎”和“扩散”是整个均匀混合进程中两种不同性质的过程。前者是减小块团的尺寸,后者是消除混合物相邻区域之间浓度上的差异。所以这两者需要用不同的物理量来描述。如用Danckwertz定义的分离尺寸L(Scale ofSegregation)和分离强度I(Intensity of Segregation)来描述。
竖式挡板的关键尺寸有挡板的通用尺寸、挡板与搅拌容器内壁的间隙、挡板在搅拌容器内的设置高度等。
1.挡板的通用尺寸
挡板宽度W一般取(1112~1/10)D;当搅拌容器直径D≤lOOOmm时,挡板数量Z=2~4块;当搅拌容器直径D>lOOOmm时,Z=4~6块,即可满足全挡板条件。
2.挡板与搅拌容器内壁的间隙
当被搅拌液体的黏度p<lOOmPa.s(低黏度)时,挡板与搅拌容器内壁的间隙等于零;当被搅拌液体的黏度等于100~2500mPa.s(中黏度)或介质为固-液两相时,挡板与搅拌容器内壁的间隙大于零,挡板与搅拌容器内壁的间隙的大小根据不同的搅拌器而定。
当被搅拌液体的黏度>2500mPa.s(高黏度),为避免固体粒子堆积或黏滞液体在挡板处形成死角,挡板在搅拌容器内壁应倾斜固定;挡板的倾斜方向与液体流动方向相同。
当被搅拌液体的黏度≥5000mPa.s时,一般不设挡板(因为在高黏度的液体搅拌时,有挡板反而会干扰液体的搅拌流动,降低搅拌效果)。
在桨式搅拌器中应用较多的是可拆式叶轮,即叶轮一端制出半个轴环套,两片桨叶对开地用螺栓将轴环夹紧在搅拌轴上、当桨径小于600mm时,可用一对螺栓固定、桨径由700~1100mm时,可用两对螺栓固定(见图2-45)。当桨径上大于1100mm时,为了传递扣矩可靠,在用螺桂夹紧的同时还要用一穿轴螺栓使叶轮与桨轴固定。
为了提高搅拌器叶轮的强度与刚度,可根据强度计算决定在叶轮上单侧加筋或两侧加筋。从强度方面以及为了减轻桨叶重量、节约材料.合理的筋片形状应该是短筋、变截面的型式,这种结构如图2-46。
功率的搅拌过程以外,装液高径比则可考虑适当选得大一些,以避免随搅拌容器筒体直径的放大,搅拌器功率无谓地损耗。
(2)装液高径比对传热的影响,装液高径比对夹套传热有显著影响。当搅拌容器容积一定时,装液高径比愈大,则筒体盛料部分表面积越大,夹套的传热面积也就越大;同时随装液高径比增大,传热表面距筒体中心越近,则物料的温度剃度就愈小,愈有利于提高搅拌器传热效果。因此从传热角度考虑,一般希望装液高径比取得大一些。