新型搅拌桨叶传质特性的研究文献综述

 2021-09-25 20:43:54

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文献综述

1、前言

搅拌混合在石油、化工、农药、医药、染料、肥料、食品、日用化学品与化妆品、造纸及废水处理等行业中应用十分广泛。据统计，在化工三大合成生产中，搅拌设备占反应设备的90%。占整个工艺设备的5%~25%。

机械搅拌设备由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。搅拌容器包括釜体、外夹套、内构件以及各种用途的开孔接管等；搅拌机则包括搅拌器、搅拌轴、机架、轴封以及传动装置等部件。其中搅拌器是搅拌设备的核心部件和主要换能部件，它将旋转的机械能转化为流体的动能，其转化的效率以及所产生的流场分布将直接影响着搅拌效果和生产效率。所以非常有必要对其进行合理设计以达到高效、节能的搅拌效果和满足生产的要求。

搅拌设备操作条件(如浓度、温度、停留时间等)的可控范围较广，又能适应多样化的生产，因此搅拌设备在工业生产中应用范围很广，尤其在化学工业中，很多化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌过程是通过搅拌叶轮的旋转向搅拌槽内输入机械能，从而使流体获得适宜的流场形态，并在流场内进行动量、热量和质量的传递或者进行化学反应的过程。搅拌叶轮种类繁多，通常搅拌叶轮按搅拌介质粘度分成两大类：一类适用于低粘度流体，如桨式、涡轮式、推进式、布鲁马金式、齿片式；另一类适用于高粘度流体，如锚式、框式、螺带式、螺杆式叶轮。

2、搅拌桨的开发背景

新型高效节能搅拌设备的开发是以相关产业要求为背景的，现代化工业向精细化、多功能化和大型化发展，对混合搅拌也提出了新的要求。例如，要在较短时间内，使粘度在掰弯毫帕秒数量级的超高粘度流体彼此混合，或者是要求高黏流体与低粘流体进行单相混合，更有一些高分子材料在生产过程中还必须经历从液相变成固相的过程，粘度会从数厘泊到数万厘泊。而传统的搅拌器不能满足这些工业要求，所以开发各种新型搅拌器来满足这些新的要求就成了近年来国内外研究的热点。

随着新材料、新加工手段的出现,各种具有优良的性能但制造工艺复杂的曲面桨叶可以得到更多的应用，例如：祷造行业的壳型、熔模、金属型精密铸造等方法的出现，可以直接绕注出外形复杂的搜拌器，也可以对拔拌器及其轮毂进行整体铸造以减少揮接应力和恶劣环境中的各种腐烛；再如，数控铣床、加工中心等新型设备的出现,能够方便地制造出各种叶片冲压模具。

新型搅拌器的研究开发是提高搅拌设备性能的重要方法，现代工业生产好氧发酵占有越来越重要的作用，这就要求提高设备传质性能，因此新型搅拌器的设计开发具有重要意义。

在设计搅拌设备时，搅拌器搅拌功率、混合速率及混合效率是最重要的参数。常用功率准数Np、混合时间来表征搅拌器的搅拌特性。在需氧微生物发酵设备中，气液传质系数也是评价搅拌器传质性能的重要参数。

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