胶黏剂-第五章.ppt

第二节 搅拌釜内流体的流动状况 循环流动 径向流动、轴向流动、切线流动 剪切流动 搅拌产生湍动形成小涡旋，对其中或周围流体微元产生剪切作用，促使气泡、液滴细微化，使局部混合及异相表面 更新，达到传热、传质、分散作用。 二、搅拌雷诺数与流态 三、挡板与导流筒 1.挡板 将切线流动转变为轴向流动或径向流动； 增大被搅拌流体的湍动程度。 层流区和粘度大于60Pa.s 流体不必设置挡板。 2.导流筒 控制回流的速度和方向。 加强浆叶对流体的直接剪切作用； 限定流体循环路径。 提高混合效率。 装导流筒可以避免短路及死区 二、搅拌器的选用 选用搅拌器的要求P151 均相液体的混合：混合、搅动 控制因素：液体在反应器中的容积循环速率 可选择任何类型的搅拌器 非均相液体的混合：分散、悬浮 控制因素：液滴的大小及容积循环速率 可选择涡轮式 固体悬浮：悬浮、分散 控制因素：容积循环速率及流动的湍流程度 根据固体颗粒的性质及固含量选择 开启式：固体颗粒较大，固液比＜30% 推进式：固体颗粒较小，固液比＜50% 桨式：固体颗粒较小，固液比在60%-90% 气体吸收及气-液反应：分散、混合 控制因素：局部剪切作用，容积循环速率及高转数 可选择圆盘式涡轮 高粘度反应体系：混合、搅动 控制因素：容积循环速率 可选择涡轮式、锚式、框式、螺杆式、螺带式、特殊型式 搅拌过程的因次分析 二、搅拌转速的确定 2.颗粒悬浮类型 第六节 搅拌器的混合特性 一、混合机理及混合特性 （二）混合机理 宏观流动、微观流动、分子扩散 1.对流混合：质点的迁移。对互不相溶组分的混合，由于混合器运动部件表面对物料的相对运动，分离尺度逐渐降低，但因物料内部不存在分子扩散现象，故分离强度不可能降低。这种混合称对流混合。对流混合的制品质量应以前述的第三项条件为合格标准。 2、分子扩散混合：两种物质间分子互相渗透。对互溶组分的混合，除对流混合外，尚存在扩散混合。当混合物分离尺度小于某值以后，由于组分间接触面积的增加及扩散距离的缩短，大大增加了溶解扩散的速率，使混合物的分离强度不断下降，混合过程就变为以扩散为主的过程，称为扩散混合。扩散混合的质量应以前述第二项条件为合格标准。 （三）混合特性 反映混合特性的无量纲数是 混合时间准数 C1=θＭＮ 液体在釜内流动情况描述 混合时间准数、排出流量准数、循环流量准数 表5-13中Np/Nqd值越大，输出功率越小 二、混合时间的计算 实验确定 经验式计算 第七节 搅拌釜中的分散过程 一、搅拌釜内的液-液分散与合并 1.分散 剪切分散 高粘度体系主要是剪切分散控制； 剪切分散控制时，液滴的最大直径与搅拌转速平方成反比。 湍流分散 当μｄ/ρｄ＜10-4 m2/s时，分散受界面张力控制，液滴直径分布较窄； 当μｄ/ρｄ5×10-3 m2/s时，分散受粘性力控制，液滴分布较宽。 2.合并 层流速度差引起 湍流引起 布朗运动引起 分散相体积分数很低时，釜内操作受分散控制； 分散相体积分数很大时，提高桨叶转速，增大搅拌强度，提高流体循环速率，釜内操作可认为是分散控制； 二、搅拌对聚合物颗粒特性的影响 1.聚合物颗粒特性的表示方法 1．六叶直叶因盘涡轮搅拌器，d = 0.1m，n = 16 rps，液体粘度μ = 0.08 Pa·s，密度ρ = 900 kg／m3，有挡板，求搅拌功率。 3.在乙醇介质中进行某种反应，釜内径1.5 m、装液高度1.5m，采用六叶直叶圆盘涡轮，叶轮直径0.5 m，转速300 rpm，有挡板。已知操作条件下液体密度为1100 kg／m3、粘度为0.1 Pa·s，求搅拌功率。 答：26.2 kW 答：166 W 2．搅拌釜内装六叶弯叶圆盘涡轮搅拌器D = 1.83 m、 d = 0.61 m，搅拌器离釜底0.61 m，釜内装深度为1.83 m，浓度为50％的碱液，在65℃下搅拌，粘度为0.012 Pa · s，密度为1498 kg／m：，搅拌转速为90 rpm，釜内装挡板，计算搅拌功率。 答：2.05 kW 均匀度指一种或几种组分的浓度或其他物理量如温度等分布的均匀性。 （1）分离尺度（separation size）：反映了团块的大小。表示组分或热量这类可分散的“参量”的未分散部分的大小。混合在很大程度上是流体团块之间的混合，某参量的未分散部分就与流体团块相对应，表示流体团块大小的平均值。（或局部小区域体积平均值） （一）混合的均匀度 （2）分离强度（separation intensity）：反映了两种物质互相渗透的程度。二相邻团块间浓度、温度等参量的差异，用分离强度表示，它同时也表示团块中的参量值与完全均匀后的参量平均值之间的差异。（对混合来说，表示局部区域内的浓度与平均浓度