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1、液体搅拌、固液提取、过滤、蒸发液体搅拌、固液提取、过滤、蒸发干燥、水蒸气蒸馏、典型制药装备干燥、水蒸气蒸馏、典型制药装备第三章第三章液体搅拌液体搅拌中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 釜式反应器的结构、特点及应用釜式反应器的结构、特点及应用中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液
2、体搅拌液体搅拌 根根据据釜釜盖盖与与釜釜体体连连接接方方式式的的不不同同，搅搅拌拌釜釜式式反反应应器器可可分分为为开开式式(法法兰兰连连接接)和和闭闭式式(焊焊接接)两两大大类类。附附图图是是典典型型的的开开式式搅搅拌拌釜釜式式反反应应器器结结构构示示意意图图。目目前前，釜釜式式反反应应器器的的技技术术参参数已实现标准化。数已实现标准化。釜式反应器的结构、特点及应用釜式反应器的结构、特点及应用中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌
3、 开式搅拌釜式反开式搅拌釜式反应器结构应器结构1-搅搅拌拌器器；2-罐罐体体；3-夹夹套套；4-搅搅拌拌轴轴；5-压压出出管管；6-支支座座；7-人人孔孔；8-轴轴封封； 9-传动装置传动装置釜式反应器的结构、特点及应用釜式反应器的结构、特点及应用 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 釜釜式式反反应应器器结结构构简简单单、加加工工方方便便；釜釜内内设设有有搅搅拌拌装装置置, ,釜釜外外常常设设传传热热夹夹套套, ,传传质质和和
4、传传热热效效率率均均较较高高; ;在在搅搅拌拌良良好好的的情情况况下下, ,釜釜式式反反应应器器可可近近似似看看成成理理想想混混合合反反应应器器, ,釜釜内内浓浓度度、温温度度均均一一, ,化化学学反反应应速速度度处处处处相相等等; ;釜釜式式反反应应器器操操作作灵灵活活, ,适适应应性性强强, ,便便于于控控制制和和改改变变反反应应条条件件, ,尤尤其其适适用用于于小小批批量量、多多品品种种生生产产。因因此此, ,釜釜式式反应器在药品生产中有着广泛的应用。反应器在药品生产中有着广泛的应用。釜式反应器的结构、特点及应用釜式反应器的结构、特点及应用中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件
5、课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 一、概述一、概述搅搅拌拌在在药药品品生生产产中中的的应应用用非非常常广广泛泛，原原料料药药生生产产的的许许多多过过程程都都是是在在有有搅搅拌拌器器的的釜釜式式反反应应器器中中进进行行的的。通通过过搅搅拌拌，可可以以加加速速物物料料之之间间的的混混合合,提提高高传传热热和和传传质质速速率率,促促进进反反应应的的进进行行或或加加快快物物理理变变化化过过程程。例例如如，在在液液相相催催化化加加氢氢反反应应中中，搅搅拌拌既既能能使使固固体体催催化
6、化剂剂颗颗粒粒处处于于悬悬浮浮状状态态，又又能能使使气气体体均均匀匀地地分分散散于于液液相相中中，从从而而加加快快化化学学反反应应速速度度。同同时时，搅搅拌拌还还能能提提高高传传热热速速率率，有利于反应热的及时移除。有利于反应热的及时移除。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 一、概述一、概述 搅搅拌拌操操作作可可分分为为机机械械搅搅拌拌和和气气流流搅搅拌拌。气气流流搅搅拌拌是是利利用用气气体体在在液液体体层层中中鼓鼓泡泡，从从
7、而而对对液液体体产产生生搅搅拌拌作作用用，或或使使气气泡泡群群以以密密集集状状态态在在液液体体层层中中上上升升，促使液体产生对流循环。促使液体产生对流循环。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 一、概述一、概述中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 一、概述一、概述
8、中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 一、概述一、概述 与与机机械械搅搅拌拌相相比比，气气流流搅搅拌拌的的作作用用比比较较弱弱，尤尤其其对对于于高高粘粘度度液液体体,气气流流搅搅拌拌很很难难适适用用。因因此此，在在实实际际生生产产中中，搅搅拌拌操操作作多多采采用用机机械械搅搅拌拌，而气流搅拌仅用于一些特殊场合。而气流搅拌仅用于一些特殊场合。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄
9、德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器 小直径高转速搅拌器小直径高转速搅拌器大直径低转速搅拌器大直径低转速搅拌器推进式搅拌器推进式搅拌器 涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 浆式搅拌器浆式搅拌器螺带式搅拌器螺带式搅拌器锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器推进式搅拌器推进式
10、搅拌器 推进式搅拌器推进式搅拌器 此此类类搅搅拌拌器器实实质质上上是是一一个个无无外外壳壳的的轴轴流流泵泵，叶叶轮轮直直径径一一般般为为釜釜径径的的0.20.5倍倍 ,常常 用用 转转 速速 为为100500rpm，叶叶端端圆圆周周速速度度可可达达515m s-1。高高速速旋旋转转的的搅搅拌拌器器使使釜釜内内液液体产生轴向和切向运动体产生轴向和切向运动。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器推进式搅拌
11、器推进式搅拌器 液液体体的的轴轴向向分分速速度度可可使使液液体体形形成成如如图图所所示示的的总总体体循循环环流流动动,起起到到混混合合液液体体的的作作用用;而而切切向向分分速速度度使使釜釜内内液液体体产产生生圆圆周周运运动动,并并形形成成旋旋涡涡,不不利利于于液液体体的的混混合合,且且当当物物料料为为多多相相体体系系时时,还还会会产产生生分分层层或或分分离离现现象象,因因此此,应应采采取取措措施予以抑制。施予以抑制。总体循环流动总体循环流动 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工
12、程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器推进式搅拌器推进式搅拌器 推推进进式式搅搅拌拌器器产产生生的的湍湍动动程程度度不不高高，但但液液体体循循环环量量较较大大，常常用用于于低低粘粘度度(2Pa s)液液体体的的传传热热、反反应应以以及及固固液比较小的悬浮、溶解等过程。液比较小的悬浮、溶解等过程。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器推进式搅拌器推进式搅拌器 中
13、药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 (a)直叶圆盘叶轮直叶圆盘叶轮(b)弯叶圆盘叶轮弯叶圆盘叶轮图图6-23涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器涡轮式搅拌器
14、涡轮式搅拌器 (c)直叶涡轮直叶涡轮(d)弯叶涡轮弯叶涡轮(e)折叶涡轮折叶涡轮图图6-23涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、
15、常见搅拌器涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 实实质质上上是是一一个个无无泵泵壳壳离离心心泵泵,叶叶轮轮直直径径为为釜釜径径的的0.20.5倍倍,常常用用转转速速10500rpm,叶叶端端圆圆周周速速度度可可达达410m s-1。高高速速旋旋转转的的搅搅拌拌器器使使釜釜内内液液体体产产生生切切向向和和径径向向运运动动,并并以以很很高高的的绝绝对对速速度度沿沿叶叶轮轮半半径径方方向向流流出出。径径向向运运动动所所形形成成的的总体循环流动如图所示。总体循环流动如图所示。总体循环流动总体循环流动 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者
16、：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 流流出出液液体体的的切切向向分分速速度度使使釜釜内内液液体体产产生生圆圆周周运运动动，同同样样应应采采取取措措施施予予以以抑抑制制。与与推推进进式式搅搅拌拌器器相相比比，涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器不不仅仅能能使使釜釜内内液液体体产产生生较较大大的的循循环环量量，而而且且对对浆浆叶叶外外缘缘附附近近的的液液体体产产生生较较强强的的剪剪切切作作用用，常常用用于于粘粘度度小小于于50Pa s液液体体的的传传热热、反反应应以以及及固固液液悬悬浮浮、溶解和气体分
17、散等过程。溶解和气体分散等过程。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器浆式搅拌器浆式搅拌器 浆浆式式搅搅拌拌器器的的旋旋转转直直径径一一般般为为
18、釜釜径径的的0.350.8倍倍，用用于于高高粘粘度度液液体体时时可可达达釜釜径径的的0.9倍倍以以上上，浆浆叶叶宽宽度度为为旋旋转转直直径径的的1/101/4，常常用用转转速速为为1100rpm，叶端圆周速度为叶端圆周速度为15m s-1。(a)平浆式平浆式(b)斜浆式斜浆式(c)多斜浆式多斜浆式浆式搅拌器浆式搅拌器中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器浆式搅拌器浆式搅拌器 平平浆浆式式搅搅拌拌器器可
19、可使使液液体体产产生生切切向向和和径径向向运运动动，可可用用于于简简单单的的固固液液悬悬浮浮、溶溶解解和和气气体体分分散散等等过过程程。但但是是,即即使使是是斜斜浆浆式式搅搅拌拌器器,所所造造成成的的轴轴向向流流动动范范围围也也不不大大,故故当当釜釜内内液液位位较较高高时时，应应采采用用多多斜斜浆浆式式搅搅拌拌器器,或或与与螺螺旋旋浆浆配配合合使使用用。当当旋旋转转直直径径达达到到釜釜径径的的0.9倍倍以以上上,并并设设置多层浆叶时置多层浆叶时,可用于较高粘度液体的搅拌。可用于较高粘度液体的搅拌。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作
20、者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器浆式搅拌器浆式搅拌器 四叶旋桨式搅拌器四叶旋桨式搅拌器 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器浆式搅拌器浆式搅拌器 三叶旋桨式搅拌器三叶旋桨式搅拌器 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄
21、德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器浆式搅拌器浆式搅拌器 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器 当当液液体体粘粘度度更更大大时时，可可根根据据釜釜底底的的形形状状，将将浆浆式式搅搅拌拌器器做做成成锚锚式式或或框框式式。此此类类搅搅拌拌器器的的旋旋转转直直径径较较大大，一一般般可可达达釜釜径
22、径的的0.90.98倍倍，常常用用转转速速为为1100rpm，叶端圆周速度为叶端圆周速度为15m s-1。锚式搅拌器锚式搅拌器中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器 框式搅拌器框式搅拌器中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章
23、 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器 此此类类搅搅拌拌器器一一般般在在层层流流状状态态下下操操作作，主主要要使使液液体体产产生生水水平平环环向向流流动动，基基本本不不产产生生轴轴向向流流动动，故故难难以以保保证证轴轴向向混混合合均均匀匀。但但此此类类搅搅拌拌器器的的搅搅动动范范围围很很大大,且且可可根根据据需需要要在在浆浆上上增增加加横横梁梁和和竖竖梁梁，以以进进一一步步增增大大搅搅拌拌范范围围,所所以以一一般般不不会会产产生生死死区区。此此外外,由由于于搅搅拌拌器器与与釜釜内内壁壁的的间间隙隙很很小小,故故可可防防止止固固体体颗颗粒粒在在釜釜内内壁
24、壁上上的的沉沉积积现现象象。锚锚式式和和框框式式搅搅拌拌器器常常用用于于中中、高粘度液体的混合、传热及反应等过程高粘度液体的混合、传热及反应等过程。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器螺带式搅拌器螺带式搅拌器 为为进进一一步步提提高高轴轴向向混混合合效效果果，可可采采用用螺螺带带式式搅搅拌拌器器。此此类类搅搅拌拌器器一一般般具具有有12条条螺螺带带，其其旋旋转转 直直 径径 亦亦 为为 釜釜 径径
25、的的0.90.98倍倍，常常用用转转速速为为0.550rpm，叶叶端端圆圆周周速速度小于度小于2m s-1。螺带式搅拌器螺带式搅拌器中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器螺带式搅拌器螺带式搅拌器 螺带式搅拌器螺带式搅拌器 螺螺带带式式搅搅拌拌器器亦亦在在层层流流状状态态下下操操作作，但但在在螺螺带带的的作作用用下下，液液体体将将沿沿着着螺螺旋旋面面上上升升或或下下降降形形成成轴轴向向循循环环流流动动，
26、故故混混合合效效果果比比锚锚式式或或框框式式的的好好，常常用用于于中中、高高粘粘度度液液体体的的混混合合、传传热热及反应等过程及反应等过程。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 二、常见搅拌器二、常见搅拌器螺带式搅拌器螺带式搅拌器 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体
27、搅拌 三、其他搅拌器三、其他搅拌器磁力搅拌器磁力搅拌器中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 三、三、提高搅拌效果的措施提高搅拌效果的措施1.打旋现象及其消除打旋现象及其消除2.设置导流筒设置导流筒装设挡板装设挡板 偏心安装偏心安装中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅
28、拌 三、三、提高搅拌效果的措施提高搅拌效果的措施图图打旋现象打旋现象 当当搅搅拌拌器器置置于于容容器器中中心心搅搅拌拌低低粘粘度度液液体体时时，若若叶叶轮轮转转速速足足够够高高，液液体体就就会会在在离离心心力力的的作作用用下下涌涌向向釜釜壁壁，使使釜釜壁壁处处的的液液面面上上升升，而而中中心心处处的的液液面面下下降降，结结果果形形成成了了一一个个大大旋旋涡涡，这这种种现现象称为象称为打旋打旋。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌
29、 三、三、提高搅拌效果的措施提高搅拌效果的措施图图打旋现象打旋现象 叶轮的转速越大，形叶轮的转速越大，形成的旋涡就越深，但各成的旋涡就越深，但各层液体之间几乎不发生层液体之间几乎不发生轴向混合，且当物料为轴向混合，且当物料为多相体系时，还会发生多相体系时，还会发生分层或分离现象。分层或分离现象。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 三、三、提高搅拌效果的措施提高搅拌效果的措施图图打旋现象打旋现象 更更为为严严重重的的是是, ,当
30、当液液面面下下凹凹至至一一定定深深度度后后, ,叶叶轮轮的的中中心心部部位位将将暴暴露露于于空空气气中中, ,并并吸吸入入空空气气, ,使使被被搅搅拌拌液液体体的的表表观观密密度度和和搅搅拌拌效效率率下下降降。此此外外, ,打打旋旋还还会会引引起起功功率率波波动动和和异异常常作作用用力力, ,加加剧剧搅搅拌拌器器的的振振动动, ,甚甚至至使使其其无无法法工工作作。因因此此, ,必必须须采采取取措措施施抑抑制或消除打旋现象制或消除打旋现象。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学
31、药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 1.打旋现象及其消除打旋现象及其消除装设挡板装设挡板 图图有挡板时的流动有挡板时的流动在在釜釜内内装装设设档档板板, ,既既能能提提高高液液体体的的湍湍动动程程度度，又又能能使使切切向向流流动动变变为为轴轴向向和和径径向向流流动动，制制止止打打旋旋现现象象的的发发生生。如如图图所所示示，装装设设挡挡板板后后，釜釜内内液液面面的的下下凹凹现现象象基基本本消消失失，从从而而使使搅搅拌效果显著提高。拌效果显著提高。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作
32、者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 1.打旋现象及其消除打旋现象及其消除装设挡板装设挡板挡挡板板的的安安装装方方式式与与液液体体粘粘度度有有关关。对对于于低低粘粘度度(10Pa s)液液体体，应应使使挡挡板板离开釜壁并与壁面倾斜。离开釜壁并与壁面倾斜。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 1.打旋现象及其消除打旋现象及其消除装设挡板装设挡板 若挡板符合下列条件，则称为若挡板符合下列条件，则称为全挡板
33、条件全挡板条件，即，即(1)式式中中W挡挡板板宽宽度度，m；D釜釜内内径径，m；N挡挡板数。板数。研研究究表表明明，当当挡挡板板符符合合式式(1)时时，可可获获得得很很好好的的挡挡板板效效果果，此此时时即即使使再再增增加加附附件件，搅搅拌拌器器的的功功率率也也不不再再增增大大。例例如如，当当挡挡板板数数为为4，挡挡板板宽宽度度为为釜径的釜径的1/10时，即可近似认为符合全挡板条件时，即可近似认为符合全挡板条件。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章
34、 液体搅拌液体搅拌 2.打旋现象及其消除打旋现象及其消除偏心安装偏心安装将将搅搅拌拌器器偏偏心心或或偏偏心心且且倾倾斜斜地地安安装装，不不仅仅可可以以破破坏坏循循环环回回路路的的对对称称性性，有有效效地地抑抑制制打打旋旋现现象象，而而且且可可增增加加流流体体的的湍湍动动程程度度，从从而而使使搅搅拌拌效效果果得得到到显显著著提提高高。搅搅拌拌器器的的典典型型偏偏心心安安装方式如图所示。装方式如图所示。图图偏心安装偏心安装 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第
35、三章第三章 液体搅拌液体搅拌 3.打旋现象及其消除打旋现象及其消除设置导流筒设置导流筒导导流流筒筒为为一一圆圆筒筒体体，其其作作用用是是使使浆浆叶叶排排出出的的液液体体在在导导流流筒筒内内部部和和外外部部形形成成轴轴向向循循环环流流动动。导导流流筒筒可可限限定定釜釜内内液液体体的的流流动动路路线线，迫迫使使釜釜内内液液体体通通过过导导流流筒筒内内的的强强烈烈混混合合区区，既既提提高高了了循循环环流流量量和和混合效果，又有助于消除短路与流动死区。混合效果，又有助于消除短路与流动死区。图图导流筒安装方式导流筒安装方式(a)推进式推进式(b)涡轮涡轮式式中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课
36、件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型 不不同同的的搅搅拌拌操操作作对对搅搅拌拌的的要要求求常常具具有有共共性性，而而不不同同类类型型的的搅搅拌拌器器亦亦具具有有一一定定的的共共性性，因因此此，同同一一搅搅拌拌操操作作往往往往可可选选用用几几种种类类型型的的搅搅拌拌器器。反反之之，同同一一搅搅拌拌器器也也可可用用于于多多种种搅搅拌拌操操作作。目目前前，对对搅搅拌拌器器的的选选型型主主要要是是根根据据实实践践经经验验，也也可可根根据据小小试试数数据
37、，采用适当方法进行放大设计。据，采用适当方法进行放大设计。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型低粘度均相液体的混合低粘度均相液体的混合这这是是难难度度很很小小的的一一种种搅搅拌拌过过程程，只只有有当当容容积积很很大大且且要要求求快快速速混混合合时时才才比比较较困困难难。由由于于推推进进式式的的循循环环流流量量较较大大且且动动力力消消耗耗较较少少，所所以以是是最最适适用用的的。涡涡轮轮式式的的剪剪切切
38、作作用用较较强强，但但对对于于这这种种混混合合过过程程不不太太需需要要，且且动动力力消消耗耗较较大大，故故不不太太合合理理。浆浆式式的的结结构构比比较较简简单单，在在小小容容量量液液体体混混合合中中有有着着广广泛泛的的应应用用，但但当当液液体容量较大时，其循环流量不足。体容量较大时，其循环流量不足。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型高粘度均相液体的混合高粘度均相液体的混合当当液液体体粘粘度度在在0
39、.11Pa s时时，可可采采用用锚锚式式搅搅拌拌器器。当当液液体体粘粘度度在在110Pa s时时，可可采采用用框框式式搅搅拌拌器器，且且粘粘度度越越高高，竖竖、横横梁梁就就越越多多。当当液液体体粘粘度度在在2500Pa s时时，可可采采用用螺螺带带式式搅搅拌拌器器。在在需需冷冷却却的的夹夹套套釜釜的的内内壁壁上上易易形形成成一一层层粘粘度度更更高高的的膜膜层层，其其传传热热热热阻阻很很大大，此此时时宜宜选选用用大大直直径径低低转转速速搅搅拌拌器器，如如锚锚式式或或框框式式搅搅拌拌器器，以以减减薄薄膜膜层层厚厚度度，提提高高传传热热效效果果。若若反反应应过过程程中中物物料料的的粘粘度度会会发发生
40、生显显著著变变化化，且且反反应应对对搅搅拌拌强强度度又又很很敏敏感感，可可考考虑虑采采用用变变速速装装置置或或分釜操作分釜操作，以满足不同阶段的需要。，以满足不同阶段的需要。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型分散分散对对于于非非均均相相液液体体的的分分散散过过程程，由由于于涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器具具有有较较强强的的剪剪切切作作用用和和较较大大的的循循环环流流量量，所所以以最最为为合合适适，尤尤其
41、其是是平平直直叶叶的的剪剪切切作作用用比比折折叶叶和和弯弯叶叶的的大大，则则更更为为合合适适。当当液液体体的的粘粘度度较较大大时时，为为减减少动力消耗，宜少动力消耗，宜采用弯叶涡轮采用弯叶涡轮。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型固体悬浮固体悬浮在在低低粘粘度度液液体体中中悬悬浮浮易易沉沉降降的的固固体体颗颗粒粒时时，由由于于开开启启涡涡轮轮没没有有中中间间圆圆盘盘，不不致致阻阻碍碍浆浆叶叶上上下下
42、的的液液相相混混合合，所所以以最最为为合合适适，尤尤其其是是弯弯叶叶开开启启涡涡轮轮，浆浆叶叶不不易易磨磨损损，则则更更为为合合适适。推推进进式式的的使使用用范范围围较较窄窄，当当固固液液密密度度差差较较大大或或固固液液比比超超过过50%时时不不适适用用。浆浆式式或或锚锚式式的的转转速速较较低低，仅仅适适用用于于固固液液比比较较大大(50%)或或沉沉降降速速度度较较小小的的固体悬浮。固体悬浮。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌
43、 四、搅拌器选型四、搅拌器选型固体溶解固体溶解此此类类操操作作要要求求搅搅拌拌器器具具有有较较强强的的剪剪切切作作用用和和较较大大的的循循环环流流量量，所所以以涡涡轮轮式式最最为为合合适适。推推进进式式的的循循环环流流量量较较大大，但但剪剪切切作作用用较较小小，所所以以用用于于小小容容量量的的固固体体溶溶解解过过程程比比较较合合理理。浆浆式式需需借借助助挡挡板板来来提提高高循循环环能能力力,因此一般用于易悬浮固体的溶解操作。因此一般用于易悬浮固体的溶解操作。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制
44、作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型气体吸收气体吸收此此类类操操作作以以各各种种圆圆盘盘涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器最最为为适适宜宜，此此类类搅搅拌拌器器不不仅仅有有较较强强的的剪剪切切作作用用，而而且且圆圆盘盘下下面面可可存存住住一一些些气气体体，使使气气体体的的分分散散更更趋趋平平稳稳，而而开开启启涡涡轮轮则则没没有有这这一一优优点点，故故效效果果不不好好。推推进进式式和和浆式一般不适用于气体吸收操作。浆式一般不适用于气体吸收操作。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄
45、德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型结晶结晶带带搅搅拌拌的的结结晶晶过过程程比比较较复复杂杂，尤尤其其是是需需要要严严格格控控制制晶晶体体大大小小和和形形状状时时更更是是如如此此。一一般般情情况况下下，小小直直径径高高转转速速搅搅拌拌器器，如如涡涡轮轮式式，适适用用于于微微粒粒结结晶晶，但但晶晶体体形形状状不不易易一一致致；而而大大直直径径低低转转速速搅搅拌拌器器，如如浆浆式式，适适用用于于大大颗颗粒定形结晶粒定形结晶，但，但釜内不宜设置挡板釜内不宜设置挡板。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应
46、用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型传热传热传传热热量量较较小小的的夹夹套套釜釜可可采采用用浆浆式式搅搅拌拌器器;中中等等传传热热量量的的夹夹套套釜釜亦亦可可采采用用浆浆式式搅搅拌拌器器,但但釜釜内内应应设设置置挡挡板板;当当传传热热量量很很大大时时,釜釜内内可可用用蛇蛇管管传传热热,采采用用推推进进式式或或涡涡轮式搅拌器轮式搅拌器,并在釜内设置挡板。并在釜内设置挡板。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者
47、：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 四、搅拌器选型四、搅拌器选型中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 ( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率(三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率 五、搅拌功率五、搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制
48、作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 1.功率曲线和搅拌功率的计算功率曲线和搅拌功率的计算搅搅拌拌器器工工作作时时，旋旋转转的的叶叶轮轮将将能能量量传传递递给给液液体体。搅搅拌拌器器所所需需的的功功率率取取决决于于釜釜内内物物料料的的流流型型和和湍湍动动程程度度，它它是是叶叶轮轮形形状状、大大小小、转转速速、位位置置以以及及液液体体性性质质、反反应应釜釜尺尺寸与内部构件的函数。寸与内部构件的函数。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺
49、设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 研究表明研究表明, ,均相液体的功率准数关联式可表示为均相液体的功率准数关联式可表示为(3-2) (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-3) (3-4) (3-5)式式中中NP功功率率准准数数; ;Re搅搅拌拌雷雷诺诺数数; ;Fr弗弗劳劳德德数数, ,即即流流体体的的惯惯性性力力与与重重力力之之比比, ,是是反反映映重重力力对对搅搅拌拌功功率率影影响响的的准准数数; ;K系系统统的的总总形形状状系系数数,
50、,反反映映系系统统几几何何构构型型对对搅搅 拌拌 功功 率率 的的 影影 响响 ; ;P功功 率率 消消 耗耗 , ,W; ;n叶叶 轮轮 转转 速速, ,rps; ;d叶叶轮轮直直径径, ,m; ; 液液体体密密度度, ,kg m-3; ; 液液体体粘度粘度, ,Pa s; ;g重力加速度重力加速度, ,9.81m s-2。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 式式 亦可改写
51、为亦可改写为(3-6)式中式中 功率因数。功率因数。对对于于不不打打旋旋的的搅搅拌拌系系统统，重重力力的的影影响响可可以以忽忽略，即略，即b=0，则式则式(3-6)可简化为可简化为(3-7)( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 由由实实验验测测出出各各种种搅搅拌拌器器的的 或或NP与与Re的的关关系系，并并标标绘绘在在双双对对数数坐坐标标纸纸上上，即即得得功功率率曲曲线线。几几
52、种种搅搅拌拌器器的的功功率率曲曲线线如如图图3-8所所示示。显显然然，在在相相同同条条件件下下，径径向向型型的的涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器比比轴轴流流型型的的推推进进式式搅搅拌拌器器提提供供的的功率要大。功率要大。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 图图3-8搅拌器的功率曲线搅拌器的功率曲线(P78)1-三叶推进式三叶推进式,s=d,无挡板；无挡板；2-三叶推进式三叶推进式,s
53、=d,全挡板；全挡板；3-三叶推进式三叶推进式,s=2d,无挡板；无挡板；4-三叶推进式，三叶推进式，s=2d，全挡板；全挡板；5-六叶直叶圆盘涡轮，无挡板；六叶直叶圆盘涡轮，无挡板；6-六叶直叶圆盘涡轮，全六叶直叶圆盘涡轮，全挡板；挡板；7-六叶弯叶圆盘涡轮，全挡板；六叶弯叶圆盘涡轮，全挡板；8-双叶平浆，全挡板双叶平浆，全挡板全挡板：全挡板：N=4，W=0.1D；各曲线：各曲线：d/D 1/3，b/d=1/4；HL/D=1s-浆叶螺距浆叶螺距,N-挡板数挡板数,W-挡板宽度挡板宽度,D-釜内径釜内径,d-叶轮直径叶轮直径,b-浆叶宽度浆叶宽度,HL-液层深度液层深度中药制剂工艺设备与应用中
54、药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 根根据据Re的的大大小小,亦亦可可将将搅搅拌拌釜釜内内的的流流动动情情况况分分为为层层流流、过过渡渡区区和和湍湍流流。当当然然,搅搅拌拌器器的的型型式式不不同同,划分层流区与湍流区的划分层流区与湍流区的Re值不完全相同。值不完全相同。由由图图3-8可可知知,在在层层流流区区(Re104)，同同一一种种浆浆叶叶，有有挡挡板板时比无挡板时提供的功率要大。时比无挡板时提供的功率要大。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相
55、液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 对对于于给给定定的的搅搅拌拌系系统统，可可先先由由功功率率曲曲线线查查出出功功率率因因数数或或功功率率准准数数，然然后后再再经经计计算算得得出出所所需需的的搅搅拌拌功功率率。此此外外，对对于于特特定定的的搅搅拌拌器器，还还可可按按流流动动状状况况对对功功率率曲曲线线进进行行回回归归，得得到到计计算算搅搅拌拌功功率率的的经经验验关关联联式式。例例如如，由由层层流流区区(Re104
56、)的的功功率率曲曲线线可可得有挡板时的搅拌功率计算式为得有挡板时的搅拌功率计算式为(3-9)式式中中K2与与搅搅拌拌器器结结构构型型式式有有关关的的常常数数,搅搅拌拌器的器的K2值见表值见表3-2。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 对对于于无无挡挡板板且且Re300的的搅搅拌拌系系统统，重重力力的的影影响不能忽略，此时式响不能忽略，此时式(3-6)中的中的b可按下式计算可按
57、下式计算(3-10)式式(3-10)中中 、 的的值值取取决决于于物物料料的的流流动动状状况况及及搅搅拌拌器器的的型型式式和和尺尺寸寸。常常见见搅搅拌拌器器的的 、 值值见见表表3-3。 ( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 表表 3 3-3 搅搅 拌拌 器器 的的 和和 值值(Re300)d/Dd/D三叶推进式三叶推进式六叶弯六叶弯叶涡轮叶涡轮六叶直六叶直叶涡轮叶涡轮0.48
58、0.480.370.370.330.330.300.300.200.200.300.300.330.33 2.62.62.32.32.12.11.71.70 01.01.01.01.0 1818181818181818181840.040.040.040.0( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 例例3-1某某釜釜式式反反应应器器的的内内径径为为1.5m，装装有有六六叶叶直直叶
59、叶圆圆盘盘涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器，搅搅拌拌器器的的直直径径为为0.5m， 转转 速速 为为 150rpm， 反反 应应 物物 料料 的的 密密 度度 为为960kg m-3，粘粘度度为为0.2Pa s。试试计计算算搅搅拌拌功功率。率。解：解：(1)计算计算Re( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (2)计计算算搅搅拌拌功功率率P由由图图3-13中中的的曲曲线线5查查得得 =1
60、.8；由表；由表3-3查得查得 =1.0， =40.0。则。则( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 由式由式(3-3)和和(3-6)得得W( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液
61、体搅拌液体搅拌 功功率率曲曲线线都都是是以以一一定定型型式式、尺尺寸寸的的搅搅拌拌器器进进行行实实验验而而测测得得的的,利利用用功功率率曲曲线线计计算算搅搅拌拌功功率率,搅搅拌拌器器的的型型式式、尺尺寸寸应应符符合合功功率率曲曲线线的的测测定定条条件件。然然而而，在在实实际际生生产产中中，搅搅拌拌器器的的型型式式、尺尺寸寸是是多多种种多多样样的的，其其功功率率曲曲线线往往往往不不能能从从手手册册或或资资料料中中直直接接查查到到。此此时时，若若已已知知各各种种参参数数对对搅搅拌拌功功率率的的影影响响，则则可可按按构构型型相相似似的的搅搅拌拌器器的的功功率率曲曲线线计计算算出出搅搅拌拌功功率率，然
62、然后再加以校正后再加以校正,估算出实际装置的搅拌功率。估算出实际装置的搅拌功率。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (1)浆叶数量的影响浆叶数量的影响(2)浆叶直径的影响浆叶直径的影响(3)浆叶宽度的影响浆叶宽度的影响(4)液层深度的影响液层深度的影响(5)浆叶层数及层间距的影响浆叶层数及层间距的影响 ( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用
63、中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 对对圆圆盘盘涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器，可可先先利利用用图图3-13计计算算出搅拌功率，再按下式进行校正出搅拌功率，再按下式进行校正(3-11)式式中中P 校校正正后后的的搅搅拌拌功功率率,W或或kW;P按按6片片浆浆叶叶由由图图3-13求求出出的的搅搅拌拌功功率率,W或或kW;nb实实际际浆浆叶叶数数;m1与与浆浆叶叶数数有有关关的的常常数数。当当nb=2,4,6时时,m1=0.8;当当nb=8,10,12时时,
64、m1=0.7。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 当当浆浆叶叶直直径径不不符符合合d/D=1/3时时，可可先先利利用用图图3-13计算出搅拌功率，再按下式进行校正计算出搅拌功率，再按下式进行校正(3-12)式式中中m2与与搅搅拌拌器器型型式式有有关关的的常常数数。对对推推进进式式或或涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器，m2=0.93；对对浆浆式式搅搅拌拌器，器，m2=1.1。( (一一
65、) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 当当浆浆叶叶宽宽度度不不符符合合b/d=1/4时时，可可先先利利用用图图3-13计算出搅拌功率，再按下式进行校正计算出搅拌功率，再按下式进行校正(3-13)式式中中m3与与搅搅拌拌器器型型式式、尺尺寸寸及及物物料料流流动动状状况况有有关关的的常常数数。湍湍流流状状态态下下，对对径径向向流流叶叶轮轮(平平浆浆、开开式式涡涡轮轮)，m3=0.30.4；对
66、对六六叶叶圆圆盘涡轮，当盘涡轮，当b/d=0.20.5时，时，m3=0.67。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 当当液液层层深深度度不不符符合合HL/D=1时时，可可先先利利用用图图3-13计算出搅拌功率，再按下式进行校正计算出搅拌功率，再按下式进行校正(3-14)( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者
67、：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 若若液液层层过过高高，即即使使是是低低粘粘度度液液体体，也也要要考考虑虑设设置置多多层层浆浆叶叶。一一般般情情况况下下，当当时时，应应考考虑虑采采用用多多层层浆浆叶叶，各各层层浆浆叶叶之之间间的的距距离离可可取取浆浆径径的的1.01.5倍。倍。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程
68、学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 如如图图所所示示,当当层层间间距距s1大大于于1.5d时时,双双层层直直叶叶的的功功率率约约为为单单层层直直叶叶的的2倍倍,直直叶叶和和折折叶叶组组合合的的功功率率约约为为单单层层直直叶叶的的1.5倍倍,而而双双层层折折叶叶的的功功率率与与单单层层直直叶叶的功率基本相当。的功率基本相当。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率图图3-14开开启启涡涡轮轮的的层层间间距距对对功功率率的的影影响响 1-1-双双层层直直叶叶;2-;2-直直叶叶与与折折叶叶;3-;3-双双层层折折叶叶 P P1 1- -单单层层直直叶叶的的功率功率,P,P
69、2 2- -双层涡轮的功率双层涡轮的功率 中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 对对于于推推进进式式搅搅拌拌器器，在在层层流流区区，双双层层推推进进式式的的功功率率约约为为单单层层时时的的2倍倍；而而在在湍湍流流区区，双双层层推推进进式式的的功功率率随随着着层层间间距距的的增增大大而而线线性性增增大大，如图所示。如图所示。图图3-15 3-15 推进式的层间距对功率的影响推进式的层间距对功率的影响 P P1 1- -单层时的功率
70、，单层时的功率，P P2 2- -双层时的功率双层时的功率 ( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 例例3-2某某釜釜式式反反应应器器的的内内径径为为1.5m,装装有有单单层层8叶叶直直叶叶圆圆盘盘涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器, ,搅搅拌拌器器的的直直径径为为0.4m,转转速速为为150rpm，叶叶片片宽宽度度约约为为叶叶轮轮直直径径的的1/5。釜釜内内装装有有挡挡板板，并并符符合合
71、全全挡挡板板条条件件。装装液液深深度度为为2m，物物料料密密度度为为1000kg m-3，粘粘度度为为0.004Pa s。试计算搅拌功率。试计算搅拌功率。解解：以以图图3-13中中的的曲曲线线6为为依依据据进进行行计计算算。曲曲线线6所所对对应应的的搅搅拌拌器器为为单单层层六六叶叶直直叶叶圆圆盘盘涡涡轮轮式式搅搅拌拌器器，其其几几何何尺尺寸寸为为d/D=1/3、b/d=1/4、HL/D=1，并符合全挡板条件。并符合全挡板条件。( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄
72、德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (1)由图由图3-13中的曲线中的曲线6计算搅拌功率计算搅拌功率由图由图3-13中的曲线中的曲线6查得查得 。由式由式(3-3)得得W( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (2)校正浆叶数量的影响校正浆叶数量的影响由式由式(3-11)得得W(3)校正浆叶直径的影响校正浆叶直径的影响由式由式(
73、3-12)得得W( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (4)校正浆叶宽度的影响校正浆叶宽度的影响由式由式(3-13)得得W(5)校正液层深度的影响校正液层深度的影响由式由式(3-14)得得W故所求搅拌功率为故所求搅拌功率为P=P5=1577.2W 1.58kW( (一一) )均相液体的搅拌功率均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制
74、作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 1.液液液相搅拌液相搅拌对对于于液液液液非非均均相相体体系系，可可先先计计算算出出平平均均密密度度和和平平均均粘粘度度，再再按按均均相相液液体体计计算算搅搅拌拌功功率。率。(1)平均密度平均密度(3-15)式式中中 d分分散散相相的的密密度度，kg m-3； c连连续续相的密度，相的密度，kg m-3； d分散相的体积分率。分散相的体积分率。(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作
75、者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (2)平均粘度平均粘度当两相液体的粘度均较低时当两相液体的粘度均较低时(3-16)式式中中 d分分散散相相的的粘粘度度，Pa s； c连连续续相相的粘度，的粘度，Pa s。(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 对对常常用用的的水水有有机机溶溶剂剂体
76、体系系，当当水水的的体体积积分分率率 w小于小于40%时，时，(3-17)式式中中 w水水相相的的粘粘度度,Pa s； o有有机机溶溶剂剂相相的粘度的粘度,Pa s。当当 w40%时时(3-18)(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 2.气气液相搅拌液相搅拌通通入入气气体体后后，搅搅拌拌器器周周围围液液体体的的表表观观密密度度将将减减小，从而使搅拌所需的功率显著降低。小，从而使搅拌
77、所需的功率显著降低。对于涡轮式搅拌器对于涡轮式搅拌器,通气搅拌功率用下式计算通气搅拌功率用下式计算(3-19)式式中中Pg、P分分别别为为通通气气和和不不通通气气时时的的搅搅拌拌功功率率，W或或kW；Q操作状态下的通气量操作状态下的通气量,m3 s-1。(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 例例3-3若若在在例例3-2的的反反应应釜釜中中通通入入空空气气，操操作作状状态态下的通气量
78、为下的通气量为2m3 min-1，求搅拌功率。求搅拌功率。解：解：则则kW(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 3.固固液相搅拌液相搅拌当当固固体体颗颗粒粒的的量量不不大大时时，可可近近似似看看成成均均一一的的悬悬浮浮状状态态。此此时时可可先先计计算算出出平平均均密密度度和和平平均均粘粘度，再按均相液体计算搅拌功率。度，再按均相液体计算搅拌功率。(1)平均密度平均密度(3-20)式
79、式中中 s固固体体颗颗粒粒的的密密度度,kg m-3； 液液相相的的密度密度,kg m-3； 固体颗粒所占的体积分率。固体颗粒所占的体积分率。(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (2)平均粘度平均粘度当固体颗粒与液体的体积比当固体颗粒与液体的体积比 1时时(3-21)式中式中 液相的粘度，液相的粘度，Pa s；当当 1时时(3-22)应应当当指指出出的的是是，固固液液相相的的搅搅
80、拌拌功功率率与与固固体体颗颗粒粒的的大大小小有有很很大大关关系系。当当颗颗粒粒尺尺寸寸大大于于200目目时时，粒粒子子与与浆浆叶叶接接触触时时的的阻阻力力将将增增大大，按按上上述述算法所求得的搅拌功率将偏小。算法所求得的搅拌功率将偏小。(二二)非均相液体的搅拌功率非均相液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率 牛牛顿顿型型液液体体服服从从牛牛顿顿粘粘性性定定律律，非
81、非牛牛顿顿型型液液体体不不服服从从牛牛顿顿粘粘性性定定律律。搅搅拌拌牛牛顿顿型型液液体体时时,釜釜内内液液体体的的粘粘度度处处处处相相等等,即即不不存存在在粘粘度度分分布布。而而搅搅拌拌非非牛牛顿顿型型液液体体时时，釜内液体难以混合均匀釜内液体难以混合均匀,即存在粘度分布。即存在粘度分布。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率一一般般地地,在在搅搅拌拌非非牛牛顿顿型型液液体体时
82、时,浆浆叶叶附附近近的的液液体体粘粘度度最最小小,离离浆浆叶叶愈愈远远,液液体体的的粘粘度度愈愈大大，至至釜釜壁壁附附近近处处液液体体的的粘粘度度达达到到最最大大。由由于于釜釜壁壁附附近近处处液液体体的的粘粘度度较较大大,因因而而层层流流边边界界层层较较厚厚,这这对对传传热热是是十十分分不不利利的的。此此时时采采用用锚锚式式、框框式式、螺螺带带式式等等大大直直径径低低转转速速搅搅拌拌器器，可可以以刮刮薄薄附附着着在在釜釜内内壁壁上上的的物物料料层层,减减薄薄层层流流边边界界层层的的厚厚度度,从而使传热膜系数显著提高。从而使传热膜系数显著提高。中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件
83、制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 计计算算非非牛牛顿顿型型液液体体的的搅搅拌拌功功率率仍仍可可采采用用牛牛顿顿型液体搅拌功率的计算方法型液体搅拌功率的计算方法, ,但应将但应将 中的中的 改为非牛顿型液体的表观粘度。改为非牛顿型液体的表观粘度。 表观密度可按下式计算表观密度可按下式计算(3-23)式式中中 a非非牛牛顿顿型型液液体体的的表表观观粘粘度度, ,Pa s;K稠稠度度系系数数, ,取取决决于于流流体体的的温温度度和和压压力力; ;m流流变变指指数数, ,反反映映与与
84、牛牛顿顿型型流流体体的的差差异异程程度度, ,对对于于牛牛顿顿型型流流体体, ,m=1;B与搅拌器结构有关的常数。与搅拌器结构有关的常数。(三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 (三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率3-4中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄
85、德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 注：注：d-旋转直径；旋转直径；D-釜式反应器内径；釜式反应器内径； s-螺带螺距。螺带螺距。 (三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率3-5中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 例例3-4在在20oC时时用用双双螺螺带带式式搅搅拌拌器器搅搅拌拌聚聚乙乙烯烯醇醇水水溶溶液液(质质量量浓浓度度为为30%)，已已知知釜釜内内物物料料流流动动为为层层流流，釜釜内内
86、径径为为D=1.5m，搅搅拌拌器器直直径径为为d=1.42m，搅搅拌拌器器高高度度为为h=1.5m，转转速为速为10rpm，试计算搅拌器的功率。试计算搅拌器的功率。(三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 解解：由由表表3-4查查得得聚聚乙乙烯烯醇醇水水溶溶液液的的K为为440、m为为0.75，由由表表3-5查查得得双双螺螺带带式式搅搅拌拌器器的的B为为30。由式。由式(3-23)得得(三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率中药制剂工艺设备与应用中药制剂工艺设备与应用课件课件制作者：王志祥制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春药工程学药工程学课件课件第三章第三章 液体搅拌液体搅拌 釜釜内内物物料料流流动动为为层层流流，则则由由式式(3-8)和和表表3-2得搅拌器的搅拌功率为得搅拌器的搅拌功率为所以所以W 8.41kW(三三)非牛顿型液体的搅拌功率非牛顿型液体的搅拌功率
