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搅拌器及其选型

⼩直径⾼转速搅拌机的选型及使⽤

⽬前在SW中国的⼏个⼯⼚使⽤最多的搅拌设备是⼩直径⾼转速搅拌机。其中尤其以涡轮式搅拌器（齿式叶⽚）为主，推进式搅拌器（桨状叶⽚）为辅，其他形式

的叶⽚就更少了。现仅以前⼆种搅拌机为例，互相学习探讨⼀下相关的问题。

⼀、搅拌

搅拌是使釜（或槽）内物料形成某种特定⽅式的运动（通常为循环流动）。

搅拌注重的是釜内物料的运动⽅式和剧烈程度，以及这种运动状况对于给定过程的适应性。

⼆．⼩直径⾼转速搅拌机1.种类：

（1）。推进式搅拌器

（2）。涡轮式搅拌器

(1)推进式搅拌器（旋桨式搅拌器）

其叶轮直径较⼩，通常仅为釜直径的0.2~0.5倍，但转速较⾼，可达

100~500r/min。

叶⽚端部的圆周速度较⼤，可达5~15m/s。

⼯作原理：

⼯作时，推进式搅拌器如同⼀台⽆外壳的轴流泵，⾼速旋转的叶轮使液体作轴向和切向运动。

液体的轴向分速度使液体沿轴向向下流动，流⾄釜底时再沿釜壁折回，并重新返回旋桨⼊⼝，从⽽形成如图3-3所⽰的总体循环流动，起到混合液体的作⽤。

液体的切向分速度使液体在容器内作圆周运动，这种圆周运动使釜中⼼处的液⾯下凹，釜壁处的液⾯上升，从⽽使釜的有效容积减⼩。下凹严重时桨叶的中⼼甚

⾄会吸⼊空⽓，便搅拌效果急剧下降。

当釜内物料为液-液或液-固多相体系时，圆周运动还会使物料出现分层现象，

起着与混合相反的作⽤，故应采取措施抑制釜内物料的圆周运动。

推进式搅拌器的特点是液体循环量较⼤，但产⽣的湍动程度不⾼，常⽤于低黏度(2Pa·s)液体的反应、混合、传热以及固液⽐较⼩的溶解和悬浮等过程。

(2)涡轮式搅拌器（齿状叶⽚为例）

该搅拌器有多种型式。⼤部分盘状叶⽚都属此类（如齿状叶⽚）其叶轮直径亦较⼩，通常也仅为釜径的0.2~0.5倍，转速可达10~500r/min，叶端圆周速度可达4~

10m/s。

⼯作原理

⼯作时，涡轮式搅拌器如同⼀台⽆外壳的离⼼泵，⾼速旋转的叶轮使釜内液体产⽣切向和径向运动。

沿叶轮半径⽅向⾼速流出的液体推动釜内液体流向釜壁，遇阻后分别形成上、下两条回路重新流回搅拌器⼊⼝，从⽽形成如图3-5所⽰的总体循环流动。流出液体

切向分速度会使釜内液体产⽣圆周运动，应采取措施予以抑制。

与推进式搅拌器相⽐，此类搅拌器所产⽣的总体循环流动的回路更为曲折，且由于出⼝流速较⾼，因⽽叶端附近的液体湍动更为强烈，从⽽产⽣较⼤

的剪切⼒。

涡轮式搅拌器不仅能产⽣较⼤的液体循环量，⽽且可对桨叶外缘附近的液体产⽣较强的剪切作⽤，常⽤于黏度⼩于50Pa·s的液体的反应、混合、传热以及固体在

液体中的溶解、悬浮和⽓体分散等过程。

但对于易分层物料，如含有较重颗粒的悬浮液，此类搅拌器则不适⽤。

三、搅拌过程的强化

1、提⾼搅拌器的转速

2、打旋现象及其消除

1、提⾼搅拌器的转速

对于特定的搅拌器，叶轮旋转所产⽣的压头与转速的平⽅成正⽐，因此适当提⾼转速可提⾼叶轮旋转所产⽣的压头，亦即可向液体提供更多的能量，从⽽提⾼搅

拌效果。（但是，对于变频调速的搅拌机，在⼯频50Hz以下，随着转速的增加，转矩不变，电机的输出功率会增加，对应电流会增⼤；

对于在⼯频50Hz以上运⾏时，随着转速的增加，电机的输出功率不变，

转矩减少，会出现堵车烧毁马达的现象。特别需要注意的是，对于⼀般的

防爆电机长时间在低转速下运转，会由于马达⾃⾝散热不良⽽使得定⼦绝缘下降从⽽影响电机的使⽤寿命）；

2、打旋现象及其消除

(1)打旋现象

(2)打旋现象对搅拌的影响

(3)打旋现象的消除⽅法

(1)打旋现象（简单的可以理解为液体只沿着容器内壁做打转，做圆周运动）若搅拌器安装于釜的中⼼，且釜内壁光滑并⽆其他构件，则旋转的叶轮可使排出的液

体具有⼀定的切向分速度，从⽽产⽣圆周运动。

若液体为低黏度液体，且叶轮转速⾜够⾼，则液体会在离⼼⼒的作⽤下涌向釜壁，并沿釜壁上升，⽽釜中⼼处的液⾯将下凹，结果形成了⼀个漏⽃形的旋涡，且

叶轮的转速越⼤，旋涡的下凹深度就越深，这种现象称为打旋。(2)打旋现象对搅拌的影响

在搅拌操作中，若发⽣打旋现象，搅拌效果就会急剧下降。

打旋严重时，甚⾄会使全部液体仅随叶轮旋转，⽽各层液体之间⼏乎不发⽣轴向混合。

对于固-液悬浮体系，打旋还会促进体系产⽣分层或分离，使其中的固体颗粒被甩⾄釜壁⽽沉陷于釜底。

当旋涡下凹⾄⼀定深度并使叶轮中⼼部位暴露于空⽓中时，叶轮便会吸⼊空⽓，从⽽引起液体的表观密度下降，此时搅拌功率显著减⼩，搅拌效果显著降低。

打旋还会造成搅拌功率不稳定，从⽽加剧搅拌器的振动和搅拌轴的磨损，甚⾄使其⽆法⼯作。

为强化搅拌操作，提⾼搅拌效果，必须抑制打旋现