第五章搅拌槽式连续流动均.pptVIP

第五章 搅拌槽式连续流动均相反应器 ;;;;;图 5-3 喷射混合反应器;搅拌—槽式连续反应器的许多独特的特性;表5-1采用搅拌槽式连续反应器技术的典型连续工艺过程 ;5.1 叶轮搅拌的搅拌槽反应器 ;1． 1. 搅拌槽式连续反应器中有关完全混合的循环量准则 叶轮排料速度（循环量）至少为进料速率5-10倍， QR/QF 5-10，则停留时间分布函数接近于完全混合反应器。 2．叶轮排料速率的估算 离心泵无因次排料系数可用于预测搅拌器叶轮排料速率。 QR/（NDI3） =- NQR （5-1） 式中，DI为叶轮直径 N为叶轮单位时间的转数 rpm NQR无因次常数，与叶轮轴向叶片宽度、叶片数目、曲率或倾斜度、叶轮对流体旋转速度之比有关。 有挡板反应槽的搅拌器的NQR推荐如下的数值： 船用螺旋桨型叶轮：NQR = 0.5 涡轮型(具有六个叶片,宽度与直径之比为1/5): NQR = 0.93D/DI 式中, D为槽直径。 ;混合时间tmix： 紊流条件下， tmix = V/QR 而槽式反应器的停留时间 , τ= V/QF 所以， τ/ tmix = QR/QF 5-10 关于档板对排料速率影响的一系列研究指出：NQR值相当于没有挡板的搅拌器的二至四倍。功率因数也较大。但是有挡板产生一定循环量所需的功率是无挡板的1／6—1／2。 如果对产物质量要求微观尺度的全混合(无凝集现象的)，特别是对于粘稠的系统，则可能需要采用泵循环系统。这样才保证所有的流体成分在通过泵时一次一次地被打碎。 ;3．搅拌器选型 螺旋桨型(Propeller)、涡轮型(turbine)、桨叶型(Paddle)和高剪力型搅拌器(high-shear agitator) 表5-2对此作了总结和说明。图5-4和表5-3是有助于对叶轮进行选型的图表。 ; 螺旋桨型搅拌器 : 初始费用低，低粘度液体往往选用螺旋桨型搅拌器 . 在相同的雷诺数和功率消耗情况下，低转速螺旋桨搅拌器的循环容量超过高转速螺旋桨搅拌器。 QR2/QR1 = (N1/N2)0.8 = (DI2/DI1)4/3 式中, 1,2 分别表示高转速和低转速叶轮. ;螺旋桨叶轮数目的选择: 1．? 两个叶轮适用于： 中等到较高粘度的流体(大于100厘泊)；较深的反应槽(深度比叶轮直径大四倍)；需要额外的剪切力，或者为了使安装管口的尺寸最小。 2．? 一个叶轮适用于： 低粘度流体；为了擦洗槽底以便迅速周转使用；或者变动液位。 螺旋桨直径的选择： 所选择的直径要能提供所要求的环流速度，通常用低DI／D比。 ;涡轮型搅拌器 ;???轮叶轮的数目： 涡轮数 = WELH/D 叶轮的间隔： 1.0-1.5DI 涡轮的直径: 叶轮和槽的直径比为: 大槽 (超过200加仑) 0.25-0.33 小槽 (小于200加仑) 0.33-0.5 对于高黏度的流体采用上限值. 对于粘稠的非牛顿型流体的混合,可采用DI/D高达0.67。 ;表5-3 叶轮选型表 ;5.2 单相牛顿型流体的功率计算 ;较为简单的搅拌器功率表达式: Np = (常数)(NRe)Im  各种类型搅拌器的功率数据已经在此基础上加以关联，如附图所示(图5-6、5-7、5-8)。 ; 图5-6 简单3叶片螺旋桨搅拌器的功率关系 对于两层螺旋桨搅拌器，如果高、黏度低而且两层间距等于五倍叶轮直径时，则所得的值将加倍。 ;图5-7 装有挡板的涡轮搅拌器的功率关系 适用于装有4块档板的反应槽和六个叶片的涡轮搅拌器（小于六叶片时，功率应乘以(nb/6)0.8。对于多层叶轮，每层间距等于一倍或两倍叶轮直径，则采用 （单叶轮功率） x （0.9） x （叶轮数目）。顶部遮板增加功率30%，底部遮板增加功率47%。 ;图5-8制造厂的涡轮搅拌器的典型的功率关系 马力= 3.52x10-3Np(ρ/62.4)(N/60)3(DI/12)5; 式中，N[转/分]，DI[英寸]。 式中的马力乘以110%再加上0.5马力即得电动机的马力。 ;5.3 非牛顿型流体的功率计算简介 ;对于