固_液搅拌槽的分散性能
加强液相补缩,分散应力
加强液相补缩,分散应力
要加强液相补缩和分散应力，可以采取以下措施：
1. 使用表面活性剂：表面活性剂是一种具有润湿和分散性能的化学物质。
添加适量的表面活性剂可以降低液体的表面张力，使其更容易补缩和分散应力。
2. 增加搅拌速度：增加搅拌速度有助于促进液相的补缩和分散应力。
通过增加搅拌速度，可以使液体中的分散相更好地均匀分散，从而增强其补缩效果。
3. 使用分散剂：分散剂可以帮助将固体颗粒或液滴分散到液相中，并保持其分散状态。
适量添加分散剂可以增强液相补缩效果，并提高分散应力的均匀性。
4. 选择适当的工艺条件：在液相的制备和处理过程中，选择适当的工艺条件也会对液相补缩和分散应力有影响。
例如，可以控制温度、pH值和搅拌时间等参数，以优化液相的补缩和分散性能。
5. 使用高分子添加剂：高分子添加剂可以改善液相的补缩和分散性能。
例如，聚合物添加剂可以提高液相的粘度和凝聚性，从而增强其补缩和分散应力。
总之，要加强液相的补缩和分散应力，需要综合考虑表面活性剂、搅拌速度、分散剂、工艺条件和高分子添加剂等因素，并根据具体情况进行合理调整和优化。
各类搅拌器的特点介绍及适用场合
各类搅拌器的特点介绍及适用场合搅拌器定义：使液体气体介质强迫对流并均匀混合的器件搅拌器的类型尺寸及转速，对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响一般说来，涡轮式搅拌器的功率分配对湍流脉动有利，而旋桨式搅拌器对总体流动有利对于同一类型的搅拌器来说，在功率消耗相同的条件下，大直径低转速的搅拌器，功率主要消耗于总体流动，有利于宏观混合小直径高转速的搅拌器，功率主要消耗于湍流脉动，有利于微观混合搅拌器的放大是与工艺过程有关的复杂问题，至今只能通过逐级经验放大，根据取得的放大判据，外推至工业规模搅拌器可分为：一两叶桨式搅拌器二三叶桨式搅拌器三螺旋式搅拌器四框式搅拌器五开启涡轮式搅拌器六圆盘涡轮式搅拌器七螺杆螺带搅拌器八特殊用途搅拌器九搪瓷搅拌器十防腐搅拌器1. 两叶桨式搅拌器的特点：两叶桨式搅拌器又分为：1）平叶桨式搅拌器2）对开平叶桨式搅拌器3）斜叶桨式搅拌器4）对开斜叶浆式搅拌器5）变截面折叶桨式搅拌器6）变截面双折叶桨式搅拌器7）变截面复合折叶桨式搅拌器此类搅拌器特点为：一般在层流状态下工作，适用于低粘度匀质调和均相溶解结晶或高娘度的大直径多层低速搅拌2.三叶桨式搅拌器三叶桨式搅拌器又分为：1）三直叶桨式搅拌器2）三斜叶桨式搅拌器3）三叶后弯式搅拌器4）三叶布尔玛金式搅拌器5）三叶后掠式搅拌器6）三叶螺旋式此类搅拌器特点为：轴流型有一定的轴向循环能力，低速时径向分流和径向分流高速时有一定的分散能力适用于溶解混合分散传热操作3.螺旋式搅拌器此类搅拌器可以分为：1）变截面螺旋式搅拌器2）三叶推进式搅拌器3）三后叶螺旋式搅拌器4）四后叶螺旋式搅拌器5）四叶螺旋式搅拌器6）锯齿螺旋式搅拌器此类搅拌器特点是：此类搅拌器是一种应用范围广泛的轴流型高性能搅拌器，其排除性能好，剪切力低低速时呈对流循环状态，高速时呈湍流分散状态，较大的叶倾角和叶片扭曲度能使搅拌器在过渡流甚至湍流时也能达到较高的流动场，其排液能力比传统的推进式搅拌器提高30%适用于低粘度的混合溶解固体悬浮传热反应传质取结晶操作4.框式搅拌器框式搅拌器分为：框式搅拌器锥底框式搅拌器平底框式搅拌器栅门式搅拌器此类搅拌器特点为：低速经流行，各种形式的框式搅拌器能适应各种几何形状的容器，搅拌时以水平环向为主，一般在层流状态下工作适用于低粘度液位任意变动或中高粘度的混合传热溶解非均匀的传质反应的操作5.开启涡轮式搅拌器开启涡轮式搅拌器分为：1）四片平直叶开启涡轮式搅拌器2）六片平直叶开启涡轮式搅拌器3）四片锥叶开启涡轮式搅拌器4）四片斜叶开启涡轮式搅拌器5）六片斜叶开启涡轮式搅拌器6）四片弯叶开启涡轮式搅拌器7）六片弯叶开启涡轮式搅拌器8）六叶布尔玛金式搅拌器此类搅拌器特点为：轴流型有较好的的对流循环能力和湍流扩散能力，非常适合混合微黏结晶分散反应溶解悬浮传热操作6.圆盘涡轮式搅拌器此搅拌器分为：1）六片平直叶圆盘涡轮式搅拌器2）六片带孔平直叶圆盘涡轮式搅拌器3）六片斜叶圆盘涡轮式搅拌器4）六片后角斜叶圆盘涡轮式搅拌器5）六片弯叶圆盘涡轮式搅拌器6）六片箭叶圆盘涡轮式搅拌器7）六片弧叶圆盘涡轮式搅拌器8）六片直叶单向圆盘涡轮式搅拌器9）六片弯叶单向圆盘涡轮式搅拌器此类搅拌器特点为：径流型，桨叶面呈凹弧形，有非常强的径向排量和分散力，能使气-液进行充分的乳化传质，其分散能力和传质能力比六片平直叶圆盘涡轮式搅拌器提高15%和20%，特别适合用于类似发酵工艺的溶氧操作，也可用于气体吸收混合分散传质操作7.螺杆螺带搅拌器此类搅拌器分为：1）单螺带式搅拌器 2）双螺带式搅拌器3）锥形双螺带搅拌器4）锥形双螺带搅拌器5）椭圆底双螺带搅拌器6）螺杆式搅拌器此类搅拌器特点为：螺带式搅拌器为轴流型，一般物料沿容器壁面螺旋上升，再向中心凹**汇合，形式上下对流循环同时具有较强的防附着效果适用于高粘度或粉状物料的混合，传热反应溶解操作螺带的形式和条数应根据容器的几何形状和液层高度来确定一般单螺带式双螺带式搅拌器适用于平底或椭圆底容器，锥形单螺带式锥形双螺带式搅拌器用于90度锥底容器，椭圆底双螺带式搅拌器用于底部需防止附着的椭圆底容器一般情况下，直径大液层高用双螺带式，小直径宜用单螺带式8.特殊用途搅拌器此类搅拌器分为：1）分散器2）曝气器3）除沫器4）除沫桨5）钯式刮板搅拌器分散器特点为：径流型，锯齿形的小叶片，有非常大的大剪切力 9.搪瓷搅拌器1）锚框式搪瓷搅拌器2）叶轮式搪瓷搅拌器3）桨式搪瓷搅拌器4）轴流型搪瓷搅拌器此类搅拌器特点是搪玻璃翼型轴流搅拌桨，它由搪玻璃专用钢板做母材，根据混合理论和流体力学中有关理论为指导，采用合理的结构参数和结构型式，桨叶由高性能的水翼型剖面构成，外部喷涂搪瓷釉料，经高温烧成具有极强的抗腐蚀能力又有高效节能的搅拌功能它同国家搪玻璃行业标准框锚叶桨四种产品相比：1.混合更加均匀，时间缩短20%以上；2能耗降低30%以上；3产品收率根据工艺对搅拌敏感程度有不同的提高翼型轴流搅拌桨最适用于下列工艺操作过程： 1 液-液快速混合； 2 液-固悬浮； 3 互不溶液-液的分散（例如：悬浮聚合萃取）； 4 强化反应釜内液体物料的流动；翼型轴流搅拌桨在工业生产中应用示例： 1某公司的聚苯乙烯聚合釜（悬浮聚合）原使用五层二叶平板浆，产品合格率不理想改用本公司的翼型轴流桨（三层）后，成品颗粒的粒径分布比较均匀，产品合格率提高14%，同时搅拌能耗节约30%左右 2某医药公司的氯化/醚化釜: 原使用45度斜叶搅拌桨，釜内固体物料不能良好悬浮，产生效果不理想采用本公司的翼型轴流搅拌桨后，搅拌效果大为改善，产品效率提高12%，同时节约能耗12% 3某燃料公司硝化釜：原采用锚式和桨式组合桨，硝化时间场，能耗高，采用本公司的翼型轴流搅拌桨后，硝化时间缩短40%，能耗节省23% 4某公司聚环氧乙烷聚合反应釜：用翼型轴流搅拌桨代替该釜原本使用的船用螺旋搅拌桨，使产物的转化率从80%提高92%，并解决反应釜内的颗粒沉积问题 5赤霉素发酵罐（50立方米）发酵工艺过程是液-固-气三相混合过程用二层翼型轴流搅拌桨和一层弯叶涡轮桨的组合取代传统的三层弯叶涡轮桨，发酵指数提高10.4%，同时节能5%左右 6柠檬酸发酵罐（100立方米）同样是用二层翼型轴流搅拌桨和一层弯叶涡轮桨的组合取代三层弯叶涡轮桨，使产酸率提高8%-10%，同时节省搅拌能耗 10.防腐搅拌器：根据工艺要求，有PPPE喷涂聚氨酯碳钢衬胶碳钢衬塑碳钢贴陶瓷片碳钢衬四氟碳钢缠玻璃钢。
分散剂的作用原理
分散剂的作用原理
分散剂是一种在化工生产和加工过程中广泛应用的助剂，它可以有效地改善固体颗粒或液滴的分散性能，使其在液体介质中均匀分散。
分散剂的作用原理主要包括表面活性剂作用、电荷斥力作用和机械作用三个方面。
首先，分散剂的表面活性剂作用是其作用原理之一。
表面活性剂是一类具有亲水性和疏水性基团的化合物，它可以在固体颗粒或液滴表面形成一层薄膜，使其与介质相互作用，减小表面张力，从而使颗粒或液滴更容易分散在介质中。
这种表面活性剂作用可以有效地改善固体颗粒或液滴的分散性能，使其不易聚集成团。
其次，分散剂的电荷斥力作用也是其作用原理之一。
在分散剂的作用下，固体颗粒或液滴表面会带上电荷，形成一个电二重层结构。
当颗粒或液滴之间的电荷相互斥力大于吸引力时，它们会相互排斥，从而保持在介质中的分散状态。
这种电荷斥力作用可以有效地阻止颗粒或液滴发生聚集，保持其分散状态。
最后，分散剂的机械作用也是其作用原理之一。
分散剂可以通过机械作用，如搅拌、剪切等方式，将固体颗粒或液滴分散在介质中。
通过机械作用，分散剂可以克服固体颗粒或液滴之间的相互吸引力，使其保持分散状态。
这种机械作用可以有效地改善固体颗粒或液滴的分散性能，使其均匀分散在介质中。
综上所述，分散剂的作用原理主要包括表面活性剂作用、电荷斥力作用和机械作用三个方面。
通过这些作用原理，分散剂可以有效地改善固体颗粒或液滴的分散性能，使其在介质中均匀分散。
在化工生产和加工过程中，分散剂的应用可以提高产品质量，提高生产效率，降低能耗，具有广阔的应用前景。
涂料分散介质
涂料分散介质产品简介：涂料作为分散体系（液-液、液-固、气-固、固-固），分散介质的作用是确保分散体系的稳定性、流变性，同时在施工和成膜过程中起重要作用。
溶剂型液体涂料中的分散介质一般称为溶剂，它们首先将成膜物树脂溶解成合适配方要求的溶液，涂料制备过程中调节产品的粘度及流变特性，在涂装过程中调节施工黏度和控制成膜速率及流变特性，这类溶剂又称稀料或稀释剂。
水乳和有机分散系中分散介质为水或溶解力较弱的脂肪烃。
它们通常不溶解成膜物树脂，成膜后挥发到大气中。
树脂借助乳化剂和分散剂已抄袭液滴分散在介质中，在水等分散介质蒸发过程中通过毛细管作用凝聚，凝结成膜。
作用：分类：(一) 水水性涂料时以水作为溶剂或分散介质形成的涂料。
水与普通的溶剂相比，水有明显不同的性质。
性能水有机溶剂（二甲苯）沸点/℃100.0 144.0凝固点/℃0.0 -25.0溶解度参数/（J/cm3）1/2δd12.6 17.8 δp32.1 1.0 δh35.1 3.1 综合49.3 18.0氢键指数39.0 4.5 偶极矩/D①0.8 0.4 表面张力σ/（mN/m）73.0 30.0 黏度/mPa·s 1.0 0.8 相对挥发性（二乙醚=1）②80.0 14.0 25℃时的蒸汽压/hPa23.8 7比热容/[J/（g·℃）] 4.2 1.7挥发热/（J/g）2300 390.0介电常数78.0 2.4热导率/[kW/（㎡·℃）] 5.8 1.6相对密度d420 1.0 0.9折射率n D20 1.3 1.5闪点/℃—23① 1D=3.33564×10-30C·m。
②以二乙醚的挥发性为比较值。
水的特性：1) 水在0℃结冰，根据这一规律，水性涂料应保存在凝固点以上，应随时检查涂料的技术性能（稳定性、使用性、表面特性）是否因温度变化而变化。
2) 水在100℃沸腾，单一的水挥发时其挥发性比溶剂低得多。
固体分散物的名词解释
固体分散物的名词解释引言固体分散物是一种在固体基质中分散的微小颗粒或固体物质，其在溶液或介质中具有良好的分散性质。
本文将介绍固体分散物的定义、性质以及应用领域等方面内容。
一、固体分散物的定义固体分散物指的是将微小颗粒或固体物质均匀地分散在固体基质中，形成一个可均匀悬浮于溶液或介质中的物质体系。
固体分散物的形态可以是颗粒、粉末、纤维和颗粒状胶体等。
其分散度高、粒径均匀，且与基质之间具有良好的相容性和分散性，能够更好地充填和覆盖基质表面。
二、固体分散物的性质1. 表面活性性质：固体分散物具有一定的表面活性，能够调节体系的界面张力，增强分散体系的稳定性。
表面活性性质使固体分散物成为一种重要的功能性材料。
2. 分散性能：固体分散物在溶液或介质中具有良好的分散性能，能够小分子间隔地分散在基质中，形成均匀的分散体系。
3. 热稳定性：固体分散物具有良好的热稳定性能，能够在高温条件下保持良好的分散状态，不出现团聚或粘连现象。
4. 满足特定功能：固体分散物可以根据需要添加特定的功能材料，如荧光剂、强光吸收剂等，以满足不同领域的需求。
三、固体分散物的应用领域1. 化妆品行业：固体分散物在化妆品行业中得到广泛应用。
例如，微小颗粒的二氧化钛可以被固体分散在防晒霜中，提高防晒效果。
此外，固体分散物还可以用于护肤品中，帮助扩散和渗透活性成分，达到更好的吸收效果。
2. 医药领域：固体分散物可以在药物制剂中发挥重要作用。
通过将药物微粒固体分散在药剂基质中，可以增加药物的溶解度和稳定性，提高其生物利用度和药效。
3. 电子产品：固体分散物在电子产品行业中的应用也非常广泛。
例如，微小颗粒的纳米材料可以被固体分散在电池材料中，改善电池的导电性和储能能力。
4. 环境保护：固体分散物在环境保护中的应用也越来越受到关注。
例如，通过将纳米颗粒的吸附剂固体分散在处理废水时，可以更有效地吸附和去除废水中的有害物质。
结论固体分散物是一种在固体基质中均匀分散的微小颗粒或固体物质。
常用实验检测方法分散性能的测定
常用实验检测方法--分散性能的测定1．钙皂分散法：1.1试剂：0.1%油酸钠溶液(或0.1%固体透明肥皂溶液) 0.1%无水氯化钙溶液1.2仪器: 铁架台滴定管100ml具塞量筒容量瓶1.3分析步骤1.3.1 称取样品5g,配制成500ml水溶液,备用。
（具体情况可根据样品分散性能好坏进行调整样品的浓度。
）1.3.2往100ml具塞量筒中加入30ml 0.1%油酸钠溶液(或0.1%固体透明肥皂溶液)，然后滴入一定量的配制好的样品溶液，再加入0.1%无水氯化钙溶液25ml,观察是否有沉淀生成。
1.3.3若有沉淀生成，则相应增加滴入的配制好的样品溶液量，重1.3.2的操作。
若没办法有沉淀生成，则相应减少滴入的配制好的样品溶液量，重复1.3.2的操作。
1.3.4反复试验,（试验过程中，可根据产品的情况不同，对测试样品的溶液浓度，油酸钠溶液浓度，氯化钙溶液浓度及其用量进行调整）找出直到不产生沉淀时的临界点用量V(ml),然后对V进行比较,V值大则其分散性能差,相反, V值小则其分散性能好。
钙离子螯合试剂中螯合能力的测试1、测试原理在PH为10-11的条件下，在碳酸钠水溶液中加入氯化钙溶液，会立刻形成不溶性的碳酸钙沉淀。
如果加入少量螯合试剂的话，比如Henkel的Securon系列，这种情况就不会出现。
测试分别在室温和98℃的条件下进行。
2、测试所需化学试剂和仪器2.1CaCl2溶液，0.25mol/l (100ml溶液中含有36.8g CaCl2·2H2O)2.2 Na2CO3水溶液，质量百分比2%2.3NaOH水溶液，大约1000ml溶液中含有80gNaOH2.4 电子PH计2.5 磁力搅拌器2.6 250ml锥形瓶2.7 回流冷凝器3、测试过程3.1 在80ml的去离子水中将1.0g ( ±0.01g )的螯合试剂稀释。
3.2 加入几毫升NaOH 溶液，将PH值调节到10和11之间。
分散剂与分散介质的概念
分散剂与分散介质的概念分散剂和分散介质是固体、液体或气体中的分散系统中的两个重要组成部分。
分散系统是指由一个或多个物质分散在另一个物质中形成的混合体。
分散剂是指使固体、液体或气体分散成微小颗粒并保持分散状态的物质，而分散介质是指这些微小颗粒所分散在其内的物质。
分散剂是一种能够降低表面张力，增加分散液体的稳定性，防止颗粒凝聚或沉降的物质。
分散剂具有良好的分散性能、稳定性和渗透性能，能够在液体中形成稳定的分散系统。
常见的分散剂包括界面活性剂、胶体保护剂、高分子添加剂等。
界面活性剂是一类分子结构中含有疏水性和亲水性基团的物质，能够在液体界面上降低表面张力，使分散相与分散介质之间的接触面增大，从而提高分散性能。
胶体保护剂是一种能够使颗粒表面形成一层保护膜，防止颗粒凝聚和沉降的物质，常用于保护胶体颗粒。
高分子添加剂是一类具有良好分散性能的高分子化合物，能够与分散相发生物理或化学作用，改变颗粒的表面性质，增强分散性能。
分散介质是指分散剂所分散的物质，常见的分散介质有固体、液体和气体。
分散介质的选择取决于分散系统的要求和应用领域。
固体分散介质主要用于粉末冶金、陶瓷等工艺中的颗粒分散，液体分散介质主要用于液相反应、液相萃取、液滴传热等过程中的液滴分散，气体分散介质主要用于气固分离、气液传质等过程中的气泡分散。
分散介质的性质对分散剂的选择和分散性能有重要影响。
例如，固体分散介质的颗粒大小和表面性质对分散剂的吸附和分散效果具有重要作用。
液体分散介质的稠度、粘度、表面张力等性质影响分散剂在液体中的稳定性和分散性能。
气体分散介质的气泡大小和含气率对分散剂的分散效果和稳定性起着重要作用。
分散剂和分散介质的配合选择是实现分散系统稳定化的关键因素。
合适的分散剂和分散介质的选择能够实现颗粒均匀分散、稳定悬浮和防止凝聚沉降，提高分散系统的性能和应用效果。
因此，在实际应用中，需要综合考虑分散剂和分散介质的性质、工艺条件和应用要求，进行合理的选择和配合。
化工原理课件搅拌
3.3.2强化湍动的工程措施
（2）工程措施 • 1）提高搅拌器的转速——提高流量qv,压头H • 2）阻止容器内液体的圆周运动 • ①在搅拌釜内装挡板——消除打旋，增加阻力 • ②破坏循环回路的对称性——偏心或偏心倾斜安装
3.3.2强化湍动的工程措施
3.1.2混合效果的度量
（3）宏观混合与微观混合
3.2 混合机理
3.2.1搅拌器的两个功能 （1）釜内的总体流动与大尺度的混合 ——将流
体送到搅拌器内各处，实现大尺度宏观混合。
旋桨式
涡轮式
3.2.1搅拌器的两个功能
（2）强剪切或高度湍动与小尺度的混合 产生旋涡，有利于小尺度宏观混合，促进微
观混合。 注意：流体不是靠叶轮的桨叶直接打碎的，
的液体中 3）使气体以气泡的形式分散于液体中 4）使固体颗粒在液体中悬浮 5）加强冷热流体之间的混合以及强化液体与器壁的
传热
3.1概述
（2）机械搅拌的装置
3.1.1搅拌器的类型
•按工作原理可分两大类：旋桨式和涡轮式
旋桨式
涡轮式
3.1.1搅拌器的类型
3.1.1搅拌器的类型
3.1.2混合效果的度量
• ③装导流筒——避免短路及死区
3.4搅拌功率
3.4.1搅拌器的混合效果与功率消耗
压头：搅拌器对单位重量流体所做之功即为压
头H 搅拌功率P： P=ρgqVH
选用合适的搅拌器是提高能量利用率的重要途 径。
3.4.2功率曲线
（1）影响因素
与搅拌器所需功率有关的因素很多，可分为几何因 素与物理因素两类：
P K n3d 5 K (ReM )
3.4.2功率曲线
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182
过程工程学报
第 11 卷
值ϕ 如下：
Two-pitched-blade Impeller with three backswept Sawtooth disc impeller
turbine (2-PBT)-D345 blades (I3BB)-D330
(SDI)-D255
ϕ =µ水/µ,
(2)
表 2 单桨实验基本数据
Table 2 Experimental data of single impellers
Impeller 2-CBY 3-CBY SDI 4-PBT 2-PBT I3BB 8-CBDT RT
D (m) 0.270 0.185 0.255 0.190 0.345 0.330 0.145 0.158
图 1 实验装置示意图 Fig.1 Schematic diagram of experimental apparatus
2.2.2 搅拌桨 搅拌桨如图 2 所示，其中 D 代表桨叶直径(mm)，
分为双叶片 45o 斜叶桨(简称两斜叶)、三叶后掠桨[9]、圆 盘锯齿桨[9]、四叶片 45o 斜叶桨(四斜叶)、三叶 CBY[10]、 两叶 CBY、八弯叶和六直叶涡轮桨，桨叶距槽底高度 为 1/2 桨叶直径.
Y=(1−ϕ)/(1−ϕmin).
(4)
因此，可通过比较粘度变化得出相应的粒径变化，从而 反映分散效果.
2.3.3 离底悬浮最低转速的测量 增加搅拌转速有利于悬浮[14]，为保证实验搅拌转速
(N)高于离底悬浮最低转速 Njs，首先测量各桨型的 Njs. 实验测得不同桨型的 Njs 见表 1. 由表可见，无挡板三叶 后掠桨 Njs 最小，搅拌功率为 0.471 W；有挡板两叶 CBY 桨 Njs 最小，搅拌功率为 0.95 W. 根据固体颗粒悬浮系 统的完全均匀悬浮条件和临界悬浮条件[15]计算得到 N≥ 1.861Njs 时，即可达到全槽固体颗粒均匀悬浮，本实验 各桨型转速 N 均大于相应的 2Njs，保证物料保持均匀悬 浮状态.
0.089 0
Yes
0.185
190.80
1.847
2.805
0.087 7
Yes
3 结果与分析
3.1 桨型对分散性能的影响 表 2 为单桨实验基本数据(按各桨型叶端线速度由
大到小排列)，在相同搅拌功率(26 W)或单位体积功 0.8125 W/L，同样的高岭土−水混合物料条件下，在搅 拌槽中测得不同桨型分散滤液的粘度基准值ϕ 随时间的 变化，不同桨型的ϕ −t 图(分散曲线)都与图 5 相似.
收稿日期：2011−01−27，修回日期：2011−03−22 作者简介：张优(1986−)，男，辽宁省抚顺市人，硕士研究生，化学工程与技术专业，E-mail: zhangy_buct@；黄雄斌，通讯联系人，
Tel: 010-64418267, E-mail: huangxb@.
2-CBY-D270
20
0.015
15
0.010 10
8-curved blade disc turbine (8-CBDT)-D145 Rushton turbine (RT)-D158
图 2 实验桨型 Fig.2 Impeller types
2.3 实验方法 2.3.1 分散效果评价方法
采用测量流体粘度的方法评价分散效果，实验方法 如下：在搅拌槽中加入自来水 32 L，固定相应转速，将 5 kg 高岭土快速加入水中搅拌. 每隔 5 min 取 50 mL 混合液(简称混合液)用标准检验筛(孔径 0.3 mm)直接过 滤 1 次，取过滤后含细颗粒的混合液(滤液)，用 HAAKE 流变仪测量粘度，记录剪切速率为 100 s−1 下的粘度值， 由于所测样品流变指数在 0.911∼0.943 之间，在比较不 同样品粘度大小时需恒定剪切速率，100 s−1 与搅拌叶轮 区平均剪切速率相近. 通过对比经不同桨搅拌后滤液的 粘度值，对桨叶分散效果做出评价，粘度值越高分散效 果越好. 为方便评价分散效果，特定义相对分散效果 Y 如下：
N (r/min) 327.83 400.80 248.53 277.53 151.93 145.85 292.77 248.14
Vtip (m/s) 4.632 3.880 3.317 2.760 2.743 2.519 2.222 2.052
Baffle condition Yes Yes No Yes No No Yes Yes
1 前言
搅拌是化工单元操作中最常见且最关键的部分之 一，搅拌槽内部流动非常复杂，且尚无完善理论体系. 搅 拌设备广泛应用于化工、冶金、食品、石油等行业，特 别是化学工业. 工业生产分为连续操作和间歇操作，连 续生产过程可为实际生产带来明显的经济效益，其物料 以连续状态通过整个生产流程，有效地节约生产时间， 提高生产效率[1]. 在很多化工生产工艺过程中，经常需 将固体微粒通过搅拌操作均匀且稳定地分散在液相介 质中，如染料、油漆、颜料、药物、催化剂等的制备[2]. 此外，对有化学反应的过程，固体微粒能否均匀地分散 在液相介质中是影响化学反应速率的关键. 与间歇过程 相比，连续操作对分散速率(即分散时间)要求更高. 目 前对搅拌槽中固−液体系分散性能的研究报道甚少[3−6]， 对分散用桨型多集中在 Rushton 桨，而轴流式桨及圆盘 锯齿型分散用桨报道很少，特别是有关分散速率的研究. 仅有 Xie 等[7]和 Ghionzoli 等[8]研究了六叶片 45o 斜叶桨 针对 8 种不同干粉在搅拌槽中的吸入时间，而对不同桨 型及组合桨分散速率的比较文献未涉及. 对固−液分散 体系中分散速率和分散效果的研究，可为连续分散操作 的设计提供参考.
第2期
张优等：固−液搅拌槽的分散性能
183
d=1210ϕ,
(3)
可以看出 d 与ϕ 呈线性关系(相关系数 0.9988)，2 种测量 方法可同时反映混合液粒径随时间的变化. 相关研究结 果[11−13]表明，高岭土粒度直接影响料浆粘度，粒度细的 高岭土有利于料浆粘度的提高，式(3)与该结果一致.
从式(1)与(3)可得
其中，µ为滤液在剪切速率 100 s−1 下的粘度. 粘度基准 值ϕ随µ增大而减小，二者成反比关系. 粘度基准值ϕ及 粒径 d(0.5)与时间 t 的关系如图 3 所示，激光粒度法所 测粒径与粘度法所测结果较一致，反映了搅拌分散的效 果.
0.020
25
ϕ d(0.5) (µm)
4-PBT-D190
CBY-185
为方便对比，以水的粘度µ水为基准，定义粘度基准
0.005 ϕ=0.004
ϕ =0.00363 min
5
0
10 20 30 40 50
Time, t (min)
图 3 粒度与粘度随时间的变化 Fig.3 Variation of particle size and viscosity with time
以粒径 d 对粘度基准值ϕ作图，如图 4 所示，拟合 直线为
25
20
15
d=1210ϕ
d(0.5) (µm)
10
5
0.000
0.005
0.010 ϕ
0.015
0.020
图 4 粒度与粘度基准值的关系 Fig.4 Variation of particle size with reference value of viscosity
第 11 卷第 2 期 2011 年 4 月
过程工程学报 The Chinese Journal of Process Engineering
Vol.11 No.2 Apr. 2011
固-液搅拌槽的分散性能
张 优 1， 尹喜祥 2， 黄雄斌 1
(1. 北京化工大学化学工程学院，北京 100029；2. 中国石油兰州石化分公司催化剂厂，甘肃 兰州 730060)
之提高，当 Y 达到 0.999 以上，提高搅拌功率对搅拌效果几乎不起作用；采用分散速率较快(两叶 CBY 桨)与分散效果
较好(四斜叶桨)的双桨组合，更适于连续操作过程.
关键词：分散速率；分散效果；连续操作；液体粘度
中图分类号：TQ027.2
文献标识码：A
文章编号：1009−606X(2011)02−0181−06
Impeller I3BB 2-PBT 2-CBY RT 4-PBT SDI 8-CBDT 3-CBY
表 1 各桨型的离底悬浮最低转速
Table 1 The minimum impeller speed for just complete suspension, Njs[8], of different impellers
由表 3 可看出，8 种桨型都可达到相对分散效果 Y=0.9988(即ϕ=0.004)，但分散时间差别很大. 按分散速 率快慢排列为两叶 CBY 桨(有挡板)>三叶 CBY 桨(有挡
1. Motor 4. Stirred tank 7. Recorder
2. Torque sensor 3. Portable rotation speed instrument
5. Impeller
6. DC regulated powder supply
8. Speed control device
Y=(d0−d)/(d0−dmin),
(1)
式中，d 为实验取样混合液中固体粒径，所有粒径均为 d(0.5)(50%颗粒粒径小于该值). d0(0.5)=156 µm 为分散 前的固体粒径，dmin(0.5)=3.49 µm 为本实验条件下完全 分散后的固体粒径. 2.3.2 粘度与粒度的标定
为了确定滤液粘度与混合液中分散粒径之间的关 系，采用激光粒度仪进行标定. 在相同条件下，每隔 5 min 取 50 mL 混合液，分别测量混合液粒度 d(0.5)和滤 液粘度，得出粘度与粒径的对应关系.