攪拌器實現(xiàn)液液分散的目的
實現(xiàn)液液分散,是攪拌器的主要任務(wù)之一。在液液分散的過程中,密度大的一種液體稱之為重相,密度小的稱之為輕相,一般情況下,我們都是通過攪拌器的攪拌,使輕相分散在重相之中,反之也可以。被分散的一種液相稱之為分散相,另一種稱之為連續(xù)相,另外,也有不存在連續(xù)相的情況,就是將兩者打散,均勻分散。
一般情況下,我們通過攪拌器實現(xiàn)液液分散的目的如下:
1.增加兩種液體的相界面,相界面可以簡單直觀的理解為兩種不同物質(zhì)的分界面,實現(xiàn)液液分散后,這個分界面會消失,使這個分界面消失的轉(zhuǎn)速就稱之為臨界攪拌轉(zhuǎn)速。分界面消失后,兩種液體充分接觸,生產(chǎn)攪拌器,接觸面積更大,相界面也就更大,有利于后續(xù)反應(yīng)的進行。
2.減小了分散相液滴外部擴散膜之阻力,這樣就加快的分散相液滴之間的分散和凝并,更加有利于傳質(zhì)。
為區(qū)分葉輪排演的流向特點,根據(jù)主要排液方向?qū)⒌湫腿~輪分成徑流型和軸流型兩種。平葉的槳式、渦輪式是徑流型,食用油攪拌器,螺旋面葉片的螺桿式、推進式是軸流型。折葉槳則居于兩者之間,一般認為它更接近于軸流型。不過這種分法是近似的,是以主要流向來分的。
攪拌雷諾數(shù)是攪拌罐內(nèi)液體流動狀態(tài)的一種量度。圖2—2形象地表示了八平直葉渦輪和螺帶式葉輪在不同雷諾數(shù)下,攪拌罐內(nèi)的液體的流動狀態(tài)。
對于渦輪式葉輪,若葉輪轉(zhuǎn)速很低,在Re不大于10的區(qū)域,僅葉輪周圍韻液體隨葉輪旋轉(zhuǎn),而遠離葉輪的液體是停滯的,如圖中-A1所示,因而混合效果很差,混合時間也非常長,見虛線(1)。在此區(qū)內(nèi),液體的流動是層流,葉輪旋轉(zhuǎn)的阻力主要是黏滯阻力。因而N與Re成反比,如曲線(2)。葉輪旋轉(zhuǎn)引起的離心效應(yīng)可忽略不計,排出流量,見曲線(3)。
當Re增加到大于10,渦輪式葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力就不可忽視。此離心力產(chǎn)生了排出流量,使角動量傳遞到遠處的液體。這樣遠離葉輪的液體開始流動,而使Nv- Re曲線偏離曲線(2)的延伸線。在此區(qū)內(nèi),如曲線(3)所示,曲線上升的坡度很陡,混合大為改善,但在靠近葉輪上下部分仍然出現(xiàn)環(huán)形的停滯流區(qū)。
當Re數(shù)增加到數(shù)百,渦輪式葉輪周圍的液流變成湍流。在區(qū)域c,排出流量顯著增加,曲線(3)達到了大值。在區(qū)域A和B中觀察副的停滯區(qū)已消失。Re進一步增加,湍流域逐漸擴大,直至終湍流域占完全優(yōu)勢。因此區(qū)域c是一個層流和湍流共存的過渡區(qū)。
在無擋板時,在Re約為90的過渡流域,渦輪式葉輪的排出流達到大值;而在有擋板時,排出流量在湍流域達到大。
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