基本簡介
攪動液體使之發生某種方式的循環流動,從而使物料混合均勻或使物理、化學過程加速的操作。攪拌在工業生產中的套用有:①氣泡在液體中的分散,如空氣分散於發酵液中,以提供發酵過程所需的氧;②液滴在與其不互溶的液體中的分散,如油分散於水中製成乳濁液;③固體顆粒在液體中的懸浮,如向樹脂溶液中加入顏料,以調製塗料;④互溶液體的混合,如使溶液稀釋,或為加速互溶組分間的化學反應等。此外,攪拌還可以強化液體與固體壁面之間的傳熱,並使物料受熱均勻。攪拌的方法有機械攪拌和氣流攪拌。攪拌槽內液體的運動,從尺度上分為總體流動和湍流脈動。總體流動的流量稱為循環量,加大循環量有利於提高巨觀混合的調勻度(見混合程度)。湍流脈動的強度與流體離開攪拌器時的速度有關,加強湍流脈動有利於減小分隔尺度與分隔強度。不同的過程對這兩種流動有不同的要求。液滴、氣泡的分散,需要強烈的湍流脈動;固體顆粒的均勻懸浮,有賴於總體流動。攪拌時能量在這兩種流動上的分配,是攪拌器設計中的重要問題。
在攪拌混合物時,兩相的密度差、粘度及界面張力對攪拌操作有很大影響。密度差和界面張力越小,物系越易於達到穩定的分散;粘度越大越不利於形成良好的循環流動和足夠的湍流脈動,並消耗較大的攪拌功率。
攪拌槽內流體的運動是複雜的單相流或多相流,目前都還沒有完整的描述方法。非牛頓流體的攪拌,在流動狀態和功率消耗方面都有一些特殊的規律。攪拌槽內流體流動參數的測量,攪拌功率的預計,以及攪拌裝置的放大方法等,都是攪拌理論研究和工程套用中的重要課題。
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