第三章分离与搅拌PPT课件

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1、第三章 分离与搅拌v概述v均相物系和非均相物系 v均相物系：物物系系内内部部各各处处物物料料性性质质均均匀匀而而不不存存在在相相界界面面的的混混合合物物系系。溶液以及各种气体的混合物都是均相物系，它们的分离方法将在后面章节讨论。v非均相物系：物系内部有明显的相界面存物系内部有明显的相界面存在而界面两侧物料的性质不同的混合物系在而界面两侧物料的性质不同的混合物系。1非均相物系的分类非均相物系的分类 v1.按状态分v液态非均相物系：固、液、气分散在液相中。分：悬浮液(液固物系)：指液体中含有一部分固体颗粒乳浊液(液液物系)：指一种液体分散在与其不互溶的另一种液体中泡沫液(液气物系)：指液体中含有气

2、泡的物系v气态非均相物系：固、液分散在气相中。分：含尘气体(气固物系)：指气体中含有固体颗粒含雾气体(气液物系)：指气体中含有少量液滴 n2.按颗粒大小分粗悬浮系统：d100m悬浮系统：0.1md100m胶体系统：d0.1m2连续相与分散相v分散相(分散物质)：处于分散状态的物质v连续相 (分散介质)：包围着分散物质而处于连续状态的物质包围着分散物质而处于连续状态的物质v由于非均相物系中连续相与分散相之间具有不同的物理性质(如密度、粒子的大小与另一相分子尺寸等)，受到外力作用时运动状态就不同，因而可应用机械方法将它们分开应用机械方法将它们分开。v要实现这种分离，其方法是使分散物质与分散介质之间

3、发生方法是使分散物质与分散介质之间发生相对运动相对运动，所以非均相物系的分离操作也遵循流体流动的基本规律。v本章主要讨论液固非均相物系和气固非均相物系分离所依据的基本原理和设备，即颗粒相对于流体而运动的沉降操作沉降操作和流体相对于固粒而运动的过滤操作过滤操作。 3非均相物系分离的目的非均相物系分离的目的 v1回收有用物质v如从气流干燥器排出尾气中回收带出的固体颗粒作为产品，或者从某些排泥中回收带走的液体等。v2净化物料v如除去浑液中的固相杂质而使其成为清液，或者使压缩后气体中的油滴分离而净化气体等。v3环境保护的需要v象烟道气的排放、废液的排放都要求其含固量达到一定标准，以防止对大气、河海等环

4、境污染。 4非均相物系的分离方法v1.沉降：依据重力、离心力、惯性力，使分散相与连续相分离。据力的不同分：重力沉降离心沉降v2.过滤：借助压力或离心力使混合物通过某介质(固体)，使液相与固相截留于介质两侧而达到分离的目的。主要用于分离液态非均相物系。v3.气体湿法净制：让含尘气体通过水或其它液体中，使颗粒溶于液体中或润湿颗粒，而使颗粒粘在一起，通过重力沉降分离。v4.电子除尘：使含有悬浮尘粒或雾滴的气体通过金属电极间的高压直流静电场，气体电离产生离子附着于悬浮尘粒或雾滴上而使之荷电。荷电的尘粒、雾滴在电场力的作用下至电极后发生中和而恢复中性从而达到分离。5第一节第一节 沉降沉降前言前言 固体颗

5、粒在重力场离心力场中因场效应而沉降。在制药生产中，两种形式都存在，如中药提取液的离心分离和静置沉淀。沉降分离是不彻底的分离。 互不相溶重液与轻液适用沉降分离法。61.重力沉降1.1沉降速度1.1.11.1.1受力分析受力分析 颗粒与流体在力场中作相对运动时，受到三个力的作用：重力F、浮力Fb、阻力Fd 。 对于一定的颗粒和流体，重力F、浮力Fb一定，但阻力Fd却随着颗粒运动速度而变化。当颗粒运动速度u等于某一数值后达到匀速运动，这时颗粒所受的诸力之和为零。 1.1.2 1.1.2 球形颗粒的自由沉降速度球形颗粒的自由沉降速度 自由沉降：自由沉降： 颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁影响的沉

6、降。 干干扰扰沉沉降降： 固体颗粒在沉降过程中，因颗粒之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过程。 7 球形颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有重力、浮力和阻力 当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，又称为“终端速度。终端速度计算式：其中 是颗粒沉降时的阻力系数。并且是颗粒对流体作相对运动时的雷诺数Re的函数。 与Re的关系可由实验测定，球形颗粒（s=1）的沉降速度曲线分为三个区域，即：8（1） （ 10-4 Ret1） （2） （1 Ret 103 ） （3） （ 103Ret 100)时，器壁的影响可忽略。否则需考虑。v5.颗粒形状的影响v颗粒在流体中沉降时，所受到的阻力

7、除与运动Re有关外，还与其形状有关。在体积相同时因圆球的表面积最小，故圆球下沉时受到的阻力最小。通常s（球形度，颗粒形状与球形差异程度）愈小，受到阻力愈大。 121.3 重力沉降设备v重力沉降是最简单的沉降分离方法，它既可用于分离气固非均相物系，也可用于分离液固非均相物系；既可用于将混合物系中的颗粒与流体分开，也可用来使不同大小或密度不同的颗粒分开。依据重力沉降原理进行操作的装置称为重力沉降设备。1.降尘室利用重力沉降从气流中分离出尘粒的设备称为降尘室，常见的如图所示。操作原理：含尘气体进入降尘室后，因流动截面积的扩大而使颗粒与气体间产生相对运动，颗粒向室底作沉降运动。只要在气流通过降尘室的时

8、间内颗粒能够降至室底，尘粒便可从气流中分离出来。 1314v沉降速度ut应按需要分离下来的最小颗粒计算；v气流速度u不应太高，以免干扰颗粒的沉降或把已经沉降下来的颗粒重新卷起。为此，应保证气体流动的雷诺准数处于滞流范围之内；v降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常仅适用于分离直径大于50m的颗粒，用于过程的预除尘。v多层降尘室虽能分离细小的颗粒，并节省地面，但出灰麻烦。 152.沉降槽 v利用重力沉降从悬浮液中分离固相的设备称为沉降槽，它可从悬浮液中分出清液而得到稠厚的沉渣，又称为增稠器。按操作方式分为间歇式和连续式，一般化工生产中均采用连续沉降槽。16(1)连续沉降槽的构造

9、与操作连续沉降槽是底部略成锥状的大直径浅槽，如图。悬浮液经中央进料管送到液面以下0.31.0m处，分散到槽的整个横截面上。因截面积的扩大颗粒下沉，清液向上流动，经由槽顶四周设置的溢流堰排出，沉到槽底的沉渣由缓缓转动的耙拨向底部中心的排渣口排出。连续沉降槽的操作属于稳定操作状态，上部为清液区，下部为增稠区，增稠区内颗粒的浓度自上而下逐步增高，而且各部位区内的粒子浓度、沉降速度等不随时间而变化。17(2)特性特性v连续沉降槽直径大，大者可达百米以上，高度为24米。为节省占地面积，有时将数个沉降槽叠在一起构成多层沉降槽，共用一根共同的轴带动各槽的耙。耙的转速很低，一般在0.11rpm之内，以防将已沉

10、积的固粒重新搅起。v连续沉降槽适于处理量大而颗粒浓度不高的悬浮液，对于颗粒细微的料浆，常需加入高分子量的絮凝剂，使细粒之间发生凝聚而促进沉降作用，以提高其生产能力和得到符合要求的清液，其底部排出的沉渣还含有约50%的液体。182 离心沉降 v依靠惯性离心力的作用而进行的沉降过程称为离心沉降。对于两两相相密密度度差差较较小小，颗粒粒粒度度较较细细的非均相物系，用重力沉降很难进行分离甚至完全不能分离时，改用离心沉降则可大大提高沉降速度，且可缩小设备尺寸。v离心沉降是利用沉降设备使流体和颗粒一起作旋转运动，在离心力的作用下，由于颗粒密度大于流体密度，将使颗粒沿径向与流体产生相对运动，从而实现分离。在

11、高速旋转的过程中，颗粒受到的离心力比重力大得多，且可根据需要进行调整，因而其分离效果好于重力沉降。 192.1 离心沉降速度 v流体作圆周运动时，使其方向不断改变的力称为向心力。而颗粒的惯性却促使它脱离圆周轨道而沿切线方向飞出，这种惯性力称为离心力。当颗粒在距中心R处旋转时，其切向速度uT，径向速度ur 。受力分析：FFCFduTurR在稳定运动中，作用力与阻力达到平衡，颗粒与流体的相对运动速度ur达到恒定，即： 离心沉降速度20vut是常量，ur随uT和R变化，是变量。v2.离心沉降所处理的非均相物系中固粒直径通常很小，沉降一般在滞流区进行，故其沉降速度可表示为： 3.分离因数：同一颗粒在同

12、种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值，以Kc表示： Kc值一般在102105之间，其大小反映了离心沉降设备的效能为重力沉降设备的倍数，是离心分离设备性能的一项重要指标。 212.2 旋风分离器的结构与操作原理v构造：构造：进气管、上筒体、下锥体和中央升气管等 颗粒在随气流旋转过程中，受到的离心力大，故逐渐向筒壁运动，到达筒壁后沿壁面落下，自锥体排出进入灰斗。净化后的气流在中心轴附近范围内由下而上做旋转运动，最后经顶部排气管排出。 通常，将下行的螺旋形气流称为外旋流，上行的螺旋形气流称为内旋流。内、外旋流的旋转方向相同。外旋流的上部是主要外旋流的上部是主要除尘区。除尘区。操作原理：操作原理

13、：含尘气体由进气管进入旋风分离器后，沿圆筒的切线方向，自上而下作圆周运动。2223分离效率 v分离效率是衡量旋风分离器操作效果的参数，可用总效率和分效率表示。 v总效率0： 进入旋风分离器的全部粉尘中被分离下来的质量百分率，即： 式中：C1、C2旋风分离器进口、出口气体中的含尘浓度，g/m3。总效率是工程上最常用的，也是最易于测定的分离效率。其缺点是不能表明旋风分离器对各种尺寸粒子的不同分离效果。24v影响旋风分离器性能的因素中，物系条件及操作条件是主要的。v颗粒密度大、粒径大、进口气速高及粉尘浓度高，均有利于分离。v但气速过高，易使湍流加剧，不利于分离，且增加压强降，故进口气速在1025m/

14、s范围内为宜。v粒径大，对器壁的磨损较严重，使旋风分离器的使用寿命减少，故分离粒径在5200m为宜。252.3 旋液分离器v用于分离悬浮液。v悬浮液在旋液分离器中被分为顶部溢流和底部底流两部分，由于液体的密度和粘度大，颗粒的沉降分离比较困难，因而一般底流中含有大量液体，溢流中往往也带有部分颗粒。旋液分离器既可用于悬浮液的增稠或分级，也可用于乳浊液的分离。v与旋风分离器相比，旋液分离器的特点是(1)形状细长，直径小，圆锥部分长，以利于颗粒的分离；(2)中心经常有一个处于负压的气柱，有利于提高分离效果。旋液分离器中颗粒沿壁面高速运动，磨损严重，一般采用耐磨材料制造。 26第二节 过滤v过滤：利用重

15、力或压差使悬浮液通过多孔性过滤介质，将固体颗粒截留，从而实现固-液分离的单元操作。v过滤是分离悬浮液最普遍和最有效的单元操作之一。与沉降相比，过滤可使悬浮液的分离更迅速更彻底，特别是对于粒径很小，很难分离的悬浮液，沉降方法均难实现，这时需采用过滤操作。v 制药生产中有多种过滤过程，如中药提取液中有效成分与多糖及其他无效成分的分离，发酵液的预处理，液体制剂去除热源等单元操作都是过滤过程。 27滤饼过滤滤饼过滤深层过滤深层过滤架桥现象架桥现象当颗粒尺寸比过滤介质孔径小时，过滤开始会有部分颗粒进入过滤介质孔道里，迅速发生“架桥现象”。 过滤操作的基本概念过滤方式-深层过滤 (deep bed fil

16、tration)(自来水净化用的砂层)、滤饼过滤(cake filtration)(过滤介质与滤饼层) 28过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆或料浆所用的多孔性介质称为过滤介质通过过滤介质的液体称为滤液被截留下来的颗粒层称为滤饼或滤渣 实现过滤操作的外力有重力，压强差或惯性离心力，在化工生产中应用最多的是过滤介质上、下游两侧的压强差。过滤介质：作用是使清液通过，截留和支承滤饼。对其要求是：1.具有多孔性，孔道大小合适；2.具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力；3.具有相应的耐腐蚀性、耐热性、抗老化性等。29v工业上常用的过滤介质种类主要有：v(1)织物介质(滤布)：由棉、毛、丝、麻等天然纤维或尼

17、纶、聚氯乙烯纤维等合成纤维及玻璃丝、金属丝(Cu、Ni、不锈钢)等材料制成的网。被截留的最小颗粒直径565m，应用最广；v(2)粒状介质(粒状介质)：由细而硬的粒状物质(砂、木碳、硅藻土、石绵、纤维球、碎石等)堆积而成。用于深床过滤v(3)多孔固体介质：多孔陶瓷、多孔塑料等具有细微孔道固体材料。被截留的最小颗粒直径13m，适于处理含量少、颗粒小的腐蚀性悬浮液或其它特殊场合。30 滤饼的压缩性和助滤剂v由悬浮液中被截留下来的颗粒累积而成的床层，随过滤进行而增厚，根据其变形情况分为：v不可压缩滤饼：当滤饼厚度增加或压强差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙不发生明显变化，故单位滤饼层厚度的流体阻力基本

18、恒定。v可压缩滤饼：当滤饼厚度增加或过滤压强差增大时，颗粒的形状和颗粒间空隙发生明显变化，单位滤饼层厚度的流体阻力不断增大。v滤饼的压缩性用压缩性指数s衡量，其值在01之间。通过实验测定。vS=0：不可压缩滤饼，无压缩性vS=01：可压缩滤饼，s愈大，压缩性愈强 31v为了克服可压缩滤饼被压缩后难于进行过滤，可在其中加入一种质地坚硬的固体颗粒或预涂于过滤介质上，以形成稀松的饼层，以改变滤饼结构，提高刚性，减少阻力。v这种预涂或预混的粒状物质称为助滤剂。对助滤剂的要求：v应是能形成多孔饼层的刚性颗粒v具有化学稳定性和不溶于液相中v过滤操作的压强差范围内，具有不可压缩性v常用作助滤剂的物质有：v硅

19、藻土：单细胞水生植物的沉积化石，经过干燥或焙烧，含85以上的SiO2v珍珠岩：将一种玻璃状的火山岩熔融后倾入水中，得到中空的小球，再打碎而成v其它：炭粉、石绵粉、纸浆粉等32v过滤推动力：过滤介质两侧的压力差。v过滤速率：单位时间内通过的滤液体积。v过滤方式分类：过滤方式分类：常压过滤、加压过滤、减压过滤、离心过滤。v过滤基本方程式过滤基本方程式过滤基本方程式表示过滤过程中某一瞬间的过滤速率与各有关因素的相互关系。对于不可压缩性滤饼有如下计算式：33恒压过滤基本方程式恒压过滤基本方程式 恒压过滤：是指过滤操作的总压差恒定。特点是随着过滤时间的延长，滤饼厚度增大，过滤阻力增加，过滤速率降低。 根

20、据过滤基本方程式可推导出其计算式： 式中k是过滤常数，t是过滤时间。 3.3.过滤常数过滤常数k k的测定的测定： 过滤常数一般在恒压条件下测定。 在已知过滤面积的过滤设备上，用待测悬浮液在恒压条件下实验测定。 34过滤机械板框压滤机 1.结构：具凹凸沟槽的滤板、滤框、压紧装置。 2.操作过程： 装机、过滤、洗涤、卸渣和整理。 3.生产能力：35转筒真空过滤机 结构：滤浆槽、蓝式转鼓、分配头、刮刀。 原理：转鼓外壁覆盖有金属丝网，网上覆盖有滤布等过滤介质。转鼓内部区域分了18个独立的扇形区，各有不同的操作功能。 过滤区：真空抽气装置把液体吸进转鼓，滤饼留在滤布上。 吸干区：吸干滤布上的液体。

21、洗涤区：洗涤滤布上的滤饼。 吹松区：鼓风把滤饼从滤布上吹松，利于刮刀刮落。 滤布复原区：压缩空气或蒸汽吹吸干净滤布。 适用范围：颗粒不太细粘性不太大的液体。不使用于高温液体。36转动盘转动盘固定盘固定盘14 吸干区吸干区 g 通道通道15 不工作区不工作区 没有通道没有通道1617 吹松及卸料区吹松及卸料区 h 通道通道 18 不工作区不工作区17 过滤区过滤区 f 通道通道810 吸干区吸干区 f 通道通道11 不工作区不工作区 没有通道没有通道1213 洗涤区洗涤区 g通道通道37操作：v藉分配头的作用，转筒旋转一周时各小室可依次进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣等项操作，而整个转筒上在任何

22、时候都在不同的部位同时进行过滤、洗涤、吸干、卸渣的操作。固定盘上的三个圆弧凹槽之间留有一定距离，以防转筒上操作区域过渡时互相串通，刮刀固定在滤浆槽之上，与滤布相贴。 38v特性：过滤面积一般为540m2，转筒浸没部分占总面积的3040%，转速可调通常在0.13rpm，滤饼厚度在1040mm之间，含水量1030%。v特点：v连续自动操作，节省人力，生产能力大，适用处理量大、易过滤悬浮液的分离v附属设备多，投资费用高，过滤面积小，推动力有限，滤浆温度不能过高，洗涤不够充分，对滤浆的适应能力差，不适于难过滤的物系。 39加压叶滤机 v构造：加压叶滤机是由若干不同宽度的长方形滤叶组装而成，滤叶由金属多

23、孔板或金属网制成，内部v具有空间，外部覆盖滤布，滤叶组装完毕后放入密闭圆筒内，见图。 v过滤：将滤浆用泵送入圆筒内，滤液穿过滤布进入滤叶中心空间，汇集至总管后排出；颗粒则沉积在滤布上形成滤饼，当积到一定厚度时停止进料过滤结束，滤饼厚度为535mm，视情况而定。 40v洗涤：过滤完毕放尽筒内残存滤浆通入洗水，洗涤方法与过滤完全相同，称为置换洗涤法：v洗涤路径与过滤终了路径相同v洗涤面积与过滤终了面积相同v洗涤后可用压缩空气反吹滤饼，然后打开圆筒上盖，抽出滤叶经旋转卸出滤饼，清洗后重新装入圆筒中进行下一循环操作，因此亦为间歇过滤机。v特点：设备紧凑，密闭操作，过滤洗涤效果好。过滤面积小，滤布损坏更

24、换费时。 41提高过滤生产能力的措施v助滤剂：改变滤饼结构，使之较为疏松且不被压缩，则可提高过滤与洗涤速率。助滤剂多为刚性较好的多孔性粒状或纤维状材料，如常用的硅藻土、膨胀珍珠岩、纤维素等v絮凝剂：使分散的细颗粒凝聚成团从而更容易过滤。絮凝剂有聚合电解质类的如明胶、聚丙烯酰胺等，其长链高分子结构为固体颗粒架桥而成絮团；也有无机电解质类的絮凝剂，其作用为破坏颗粒表面的双电层结构使颗粒依靠范德华力而聚并成团v流动或机械搅动：限制滤饼厚度的增长，或者借用离心力使滤饼在带锥度的转鼓中自动移动等动态过滤技术，也可以有效地提高过滤速率增大过滤面积、提高转速、缩短辅助操作时间、改善过滤特性以提高过滤和洗涤速

25、率。42第三节 离心分离v离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械，与旋液分离器的主要区别在于离心力是由设备（转鼓）本身旋转而产生的。由于离心机可产生很大的离心力，故可用来分离用一般方法难于分离的悬浮液或乳浊液。v根据分离方式，离心机可分为过滤式、沉降式和分离式三种基本类型。v常速离心机 Kc3000（一般为6001200）v高速离心机 Kc=300050000v超速离心机 Kc50000 43三足离心机 制药生产中广泛使用三足过滤离心机。原理：转鼓内壁开有小孔，并在其上覆盖滤布，滤液穿过滤布而滤渣残留在转鼓中，当滤渣积累到一定两后停机，从上或下卸出。 操作注意事项：启动前要盖紧盖子，

26、完全停止运转后才能卸渣。44v刮刀卸料式离心机 刮刀卸料式离心式1进料管；2转鼓；3滤网；4外壳；5滤饼45v活塞往复式卸料离心机活塞往复式卸料离心机1原料液；2洗涤液；3脱液固体；4洗出液；5滤液 46v管式高速离心机 47v碟式离心机v转鼓内装有一叠随转鼓旋转的倒锥形碟片，碟片间留有很小的间隙，为0.51.5mm。 1乳浊液入口；2倒锥体盘；3重液出口；4轻液出口；5隔板 48 搅拌目的搅拌目的 使物料混和均匀使物料混和均匀, ,强化传热和传质。强化传热和传质。 包括均相液体混合；液包括均相液体混合；液- -液分散；气液分散；气- -液分散；固液分散；固- -液分散；结液分散；结晶；固体溶

27、解；强化传热等晶；固体溶解；强化传热等搅拌液体的流动模型搅拌液体的流动模型 液体在设备范围内作循环流动的途径称作液体的液体在设备范围内作循环流动的途径称作液体的“流动模型流动模型”，简称，简称“流型流型”。 (a)(a)轴向流轴向流 (b)(b)径向流径向流 (c)(c)切线流切线流 打漩现象打漩现象 第四节 液体搅拌49v按混合尺度的大小混合可分为两种类型：宏观混合：设备尺度上的混合微观混合：物料微团尺度上的混合50v混合的机理v总体流动：搅拌器旋转时使釜内液体产生一定途径的循环流动v设备尺度上的宏观均匀v高速旋转的旋涡与液体微团产生相对运动和剪切力v更小尺度上的均匀v分子扩散v微团最终消失

28、v微观均匀51 搅拌器强化的措施控制回流液的速度和方向抑制打旋现象提高转速偏心式搅拌倾斜式搅拌偏心水平搅拌破坏循环回路对称性在搅拌槽内安装挡板52打旋现象偏心式搅拌倾斜式搅拌在搅拌槽内安装挡板偏心水平搅拌53q加设导流筒螺旋式 涡轮式54常用搅拌器的型式、结构和特点 在制药工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，典型的机械搅拌在制药工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，典型的机械搅拌装置包括装置包括1 1、搅拌器：包括旋转的轴和装在轴上的叶轮；、搅拌器：包括旋转的轴和装在轴上的叶轮；2 2、辅助部件和附件：包括密封装置、减速箱、搅拌电机、支架、辅助部件和附件：包括密封装置、减速箱、搅拌电机、支架、挡

29、板和导流筒等。挡板和导流筒等。搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主要的组成部分是叶轮，它搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主要的组成部分是叶轮，它随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。常用搅拌器可分为以下两类：常用搅拌器可分为以下两类：(1)小叶片高速搅拌器小叶片高速搅拌器 其特点是叶片面积小、转速高。主要包括旋桨式其特点是叶片面积小、转速高。主要包括旋桨式搅拌器和涡轮式搅拌器，适用于液钵粘度较低的场合；搅拌器和涡轮式搅拌器，适用于液钵粘度较低的场合；(2)大叶片低速搅拌器大叶片低速搅拌器 其特点是叶片面积大、转速低。主要包括桨式搅其特

30、点是叶片面积大、转速低。主要包括桨式搅拌器、锚式搅拌器、框式搅拌器及螺带式搅拌器，适用于液体粘度较高的拌器、锚式搅拌器、框式搅拌器及螺带式搅拌器，适用于液体粘度较高的场合。场合。55一、旋桨式搅拌器一、旋桨式搅拌器旋桨式搅拌器实质上是一种没有外壳的轴流泵，其结构简单、安装容易、旋桨式搅拌器实质上是一种没有外壳的轴流泵，其结构简单、安装容易、叶轮的直径比桨式搅拌器小，转速高，叶片端部的圆周速度一般为叶轮的直径比桨式搅拌器小，转速高，叶片端部的圆周速度一般为5 515m15ms s，最高速度可达，最高速度可达25m25ms s左右。左右。液体在高速旋转的叶轮作用下作轴向和径向运动，当液体离开旋桨后

31、作液体在高速旋转的叶轮作用下作轴向和径向运动，当液体离开旋桨后作螺旋线运动。由于轴向分速度的作用，液体沿轴向下流动，当流至槽底螺旋线运动。由于轴向分速度的作用，液体沿轴向下流动，当流至槽底时再沿槽壁折回、返入旋桨入口，形成一种循环总体流动，另一方面，时再沿槽壁折回、返入旋桨入口，形成一种循环总体流动，另一方面，切向分速度使离开桨叶的液体带动容器内整个液体作圆周运动。搅拌器切向分速度使离开桨叶的液体带动容器内整个液体作圆周运动。搅拌器内的圆周运动对混合是不利的，这种圆周运动使槽内中心处液面下凹，内的圆周运动对混合是不利的，这种圆周运动使槽内中心处液面下凹，减少了搅拌槽内的有效容积，下凹严重时桨叶

32、的中心将会吸入空气，破减少了搅拌槽内的有效容积，下凹严重时桨叶的中心将会吸入空气，破坏搅拌操作。若液体中含有固体颗粒时，圆周运动还会将颗粒甩向槽壁，坏搅拌操作。若液体中含有固体颗粒时，圆周运动还会将颗粒甩向槽壁，并沉积到搅拌槽底部，起着与混合相反的作用，故应设法抑制搅拌槽内并沉积到搅拌槽底部，起着与混合相反的作用，故应设法抑制搅拌槽内的圆周运动。的圆周运动。由于旋桨式搅拌器具有循环量大、压头低的特点，因此对搅拌低粘度的由于旋桨式搅拌器具有循环量大、压头低的特点，因此对搅拌低粘度的大量液体具有良好的效果，适用于以宏观均匀的场合，如互溶液体的混大量液体具有良好的效果，适用于以宏观均匀的场合，如互溶

33、液体的混合、搅拌槽的传热等。合、搅拌槽的传热等。56二、涡轮式搅拌器二、涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器实质上是一个不带泵壳的离心泵。涡轮式搅拌器的涡轮式搅拌器实质上是一个不带泵壳的离心泵。涡轮式搅拌器的直径一般为搅拌槽直径的直径一般为搅拌槽直径的1/31/31/21/2，转速较高，叶片端部的圆周速，转速较高，叶片端部的圆周速度通常为度通常为3 38m8ms s。在涡轮搅拌器中，液体能有效地产生径向运动，同时还产生切向在涡轮搅拌器中，液体能有效地产生径向运动，同时还产生切向运动。出口液体的切向分速度，使搅拌槽内的液体产生有害的圆周运动。出口液体的切向分速度，使搅拌槽内的液体产生有害的圆周运动，对于这种

34、圆周运动同样应设法加以抑制。出口液体的径向分运动，对于这种圆周运动同样应设法加以抑制。出口液体的径向分速度，使液体流向壁面，再分为上、下两路返回搅拌器，形成总体速度，使液体流向壁面，再分为上、下两路返回搅拌器，形成总体流动，如流动，如4-54-5所示。这种搅拌器所造成的总体流动的回路要比旋桨所示。这种搅拌器所造成的总体流动的回路要比旋桨式的曲折，由于出口速度较高桨叶端部附近造成剧烈的旋涡运动和式的曲折，由于出口速度较高桨叶端部附近造成剧烈的旋涡运动和较高的剪切力，产生高度湍动。因此，适合于处理低粘度和中等粘较高的剪切力，产生高度湍动。因此，适合于处理低粘度和中等粘度液体，对不互溶液体的混合、固

35、体的溶解及固体在液体中的悬浮度液体，对不互溶液体的混合、固体的溶解及固体在液体中的悬浮等都具有很好的效果。但对易分层的物料，如含有较重颗粒的悬浮等都具有很好的效果。但对易分层的物料，如含有较重颗粒的悬浮液，则不很合适。液，则不很合适。57三、低转速大叶片搅拌器三、低转速大叶片搅拌器旋桨式搅拌器和涡轮式搅拌器系属小直径高转速类型，只适用于搅拌粘旋桨式搅拌器和涡轮式搅拌器系属小直径高转速类型，只适用于搅拌粘度不太高的液体。对于高粘度液体的搅拌，需采用低转速大叶片的搅拌器，度不太高的液体。对于高粘度液体的搅拌，需采用低转速大叶片的搅拌器，如桨式、锚式、框式和螺带式等。如桨式、锚式、框式和螺带式等。对

36、于粘度较大的液体，可采用桨式搅拌器。这种搅拌器的旋转直径约为对于粘度较大的液体，可采用桨式搅拌器。这种搅拌器的旋转直径约为搅拌槽直径的搅拌槽直径的1/21/24/54/5，叶片端部的圆周速度为，叶片端部的圆周速度为l.53.0ml.53.0ms s，其径向搅，其径向搅拌范围大而轴向流动范围小。当槽内液位较高时，可使用同一轴装有几个拌范围大而轴向流动范围小。当槽内液位较高时，可使用同一轴装有几个桨式搅拌器或用桨式与折叶桨式组合的方法。桨式搅拌器或用桨式与折叶桨式组合的方法。当粘度更大时，把桨式搅拌器改变成锚式或框式，其形状与槽底部相似，当粘度更大时，把桨式搅拌器改变成锚式或框式，其形状与槽底部相

37、似，旋转半径很大，与槽的内径基本相等，间隙很小，转速很低，叶片端部的旋转半径很大，与槽的内径基本相等，间隙很小，转速很低，叶片端部的圆周速度为圆周速度为0.51.5m0.51.5ms s。这种搅拌器的剪切作用很小，搅拌范围很大，。这种搅拌器的剪切作用很小，搅拌范围很大，无死区，适用于较高粘度液体的搅拌。但锚式和框式搅拌器基本上无轴向无死区，适用于较高粘度液体的搅拌。但锚式和框式搅拌器基本上无轴向流动，搅拌槽内的轴向混合较差。流动，搅拌槽内的轴向混合较差。对于高粘度液体的搅拌，使用螺带式搅拌器。这种搅拌器在旋转时能产对于高粘度液体的搅拌，使用螺带式搅拌器。这种搅拌器在旋转时能产生液体的轴向流动，

38、其混合效果较好。生液体的轴向流动，其混合效果较好。58 搅拌附件搅拌附件 搅拌附件通常指在搅拌罐内为了改善流动状态而增设的零件，如挡搅拌附件通常指在搅拌罐内为了改善流动状态而增设的零件，如挡板、导流筒等。板、导流筒等。1 1、挡板：目的是为了消除切线流和、挡板：目的是为了消除切线流和“打漩打漩”。一般为。一般为2-42-4块，且对于块，且对于低速搅拌高粘度液体的锚式和框式搅拌器安装挡板无意义。低速搅拌高粘度液体的锚式和框式搅拌器安装挡板无意义。2 2、导流筒：目的是控制流型（加强轴向流）及提高混合效果。不同型、导流筒：目的是控制流型（加强轴向流）及提高混合效果。不同型式的搅拌器的导流筒安置方位

39、不同。式的搅拌器的导流筒安置方位不同。59 搅拌器的选型搅拌器的选型 主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。按物料粘度选型按物料粘度选型 对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器；对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器； 对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器。对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器。各种搅拌器的使用顺序为：桨式变型、桨式、涡轮式、旋桨式等。各种搅拌器的使用顺序为：桨式变型、桨式、涡轮式、旋桨式等。搅拌特性选型搅拌特性选型 不同型式的搅拌器在不同的转速、直径时，提供给液体的流动特性亦不同型式

40、的搅拌器在不同的转速、直径时，提供给液体的流动特性亦不同。旋桨式、桨式、涡轮式搅拌器，在没有挡板时可增加湍流强度，涡不同。旋桨式、桨式、涡轮式搅拌器，在没有挡板时可增加湍流强度，涡轮式更有利于获得较高的湍动，适用于大功率的场合。例如：低粘度均相轮式更有利于获得较高的湍动，适用于大功率的场合。例如：低粘度均相液体混合时，由于旋桨式的循环能力强且消耗动力少，最适合，而涡轮式液体混合时，由于旋桨式的循环能力强且消耗动力少，最适合，而涡轮式因动力消耗大，则不适合。对分散操作、固体悬浮、固体溶解、气体吸收因动力消耗大，则不适合。对分散操作、固体悬浮、固体溶解、气体吸收等过程，因涡轮式具有高剪切力和较大的循环量，以涡轮式最为合适。等过程，因涡轮式具有高剪切力和较大的循环量，以涡轮式最为合适。60搅拌器的放大v原则：满足试验系统（模型）与实际生产系统（原型）的相似，即几何相似、流体动力学相似、和动力学相似，几何相似是基本要求。v准则：放大后的搅拌效果不变。61中 试v中试，也称放大实验，是根据实验室研究的制备方法，采用尽可能与常规生产近似的设备和工艺路线进行的小批量生产试验（多为处方量的十倍）。v它是新产品研究过程中评价实验室处方与制备方法是否适合工业化大规模生产的重要环节。 62