機械攪拌

依靠攪拌器在攪拌槽中轉動對液體進行攪拌，是化工生產中將氣體、液體或固體顆粒分散於液體中的常用方法。

又稱機械加速澄清池攪拌機。用於給水排水處理過程中的澄清階段的攪拌機。機械攪拌澄清池是集混合、絮凝、沉澱等處理。攪拌是攪動物料使之發生某種方式的循環流動,從而使物料混合均勻或使物理、化學過程加速的操作,是藉助於流動中的兩種及以上物料互散布的一種操作。

基本介紹

• 中文名：機械攪拌
• 外文名：mechanical agition
• 學科：氣象環境
• 來源：人類創造
• 特性：物理攪拌
• 優點：簡化生活

簡介

以機械攪拌用於水處理中混凝過程為研究對象 ,在 0 .75 m× 0 .75 m× 1 m方形攪拌槽中 ,利用配製的兩種污水 ,以 Al2 ( SO4 ) 3· 1 8H2 O為絮凝劑 ,採用三種不同直徑的軸流式 CBY型攪拌槳 ,分別得出適用於快速混合過程及絮凝過程的機械攪拌操作參數 :( 1 )對於快速混合過程 ,攪拌槳直徑增加 ,絮凝劑混勻所需輸入功率增大 ;( 2 )對於三級絮凝過程 ,三級絮凝攪拌槳葉端線速度之比為3∶ 2∶ 1 ,第一級葉端線速度的適宜範圍為 :1 .5～ 1 .8m/s;輸入功率相同時 ,不同直徑攪拌槳的絮凝效果相當 ;對於 CBY型攪拌槳 ,離底距離對絮凝效果影響不大。

產品形態

依靠攪拌器在攪拌槽中轉動對液體進行有時槽外裝有夾套，或在槽內設有蛇管等換熱器件，用以加熱或冷卻槽內物料。槽壁內側常裝有幾條垂直擋板，用以消除液體高速旋轉所造成的液面凹陷旋渦，並可強化液流的湍動，以增強混合效果。攪拌器一般裝在轉軸端部，通常從槽頂插入液層（大型攪拌槽也有用底部伸入式的）。有時在攪拌器外圍設定圓筒形導流筒,促進液體循環,消除短路和死區。對於高徑比大的槽體，為使全槽液體都得到良好攪拌，可在同一轉軸上安裝幾組攪拌器。攪拌器軸用電動機通過減速器帶動。如果過程中物料性質有變化，最好能用多級變速或無級變速。帶動攪拌器的另一種方法是磁力傳動，即在槽外施加旋轉磁場,使設在槽內的磁性元件旋轉,帶動攪拌器攪拌液體。採用磁力傳動可迴避高壓動密封，氣密性很好。

類型分類

①旋槳式攪拌器由2～3片推進式螺旋槳葉構成(圖2)，工作轉速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5～15m/s。旋槳式攪拌器主要造成軸向液流，產生較大的循環量，適用於攪拌低粘度 (<2Pa·s)液體、乳濁液及固體微粒含量低於10%的懸浮液。攪拌器的轉軸也可水平或斜向插入槽內，此時液流的循環迴路不對稱，可增加湍動，防止液面凹陷。 ②渦輪式攪拌器由在水平圓盤上安裝2～4片平直的或彎曲的葉片所構成（圖3）。槳葉的外徑、寬度與高度的比例，一般為20:5:4，圓周速度一般為 3～8m/s。渦輪在旋轉時造成高度湍動的徑向流動，適用於氣體及不互溶液體的分散和液液相反應過程。被攪拌液體的粘度一般不超過25Pa·s。 ③槳式攪拌器有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構成。槳葉直徑與高度之比為 4～10,圓周速度為1.5～3m/s，所產生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器（圖4）的兩葉相反折轉45°或60°，因而產生軸向液流。槳式攪拌器結構簡單，常用於低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。 ④錨式攪拌器槳葉外緣形狀與攪拌槽內壁要一致（圖5），其間僅有很小間隙,可清除附在槽壁上的粘性反應產物或堆積於槽底的固體物，保持較好的傳熱效果。槳葉外緣的圓周速度為0.5～1.5m/s,可用於攪拌粘度高達 200Pa·s的牛頓型流體和擬塑性流體（見粘性流體流動。唯攪拌高粘度液體時，液層中有較大的停滯區。 ⑤螺帶式攪拌器螺帶的外徑與螺距相等(圖6),專門用於攪拌高粘度液體(200～500Pa·s)及擬塑性流體，通常在層流狀態下操作。 攪拌功率攪拌器向液體輸出的功率P,按下式計算： P=KdNρ

式中K為功率準數，它是攪拌雷諾數Rej(Rej=dNρ/μ)的函式；d和N 分別為攪拌器的直徑和轉速；ρ和μ分別為混合液的密度和粘度。對於一定幾何結構的攪拌器和攪拌槽,K與Rej的函式關係可由實驗測定，將這函式關係繪成曲線，稱為功率曲線（圖7）。 攪拌器的類型、尺寸及轉速，對攪拌功率在總體流動和湍流脈動之間的分配都有影響。一般說來，渦輪式攪拌器的功率分配對湍流脈動有利，而旋槳式攪拌器對總體流動有利。對於同一類型的攪拌器來說，在功率消耗相同的條件下，大直徑、低轉速的攪拌器，功率主要消耗於總體流動，有利於巨觀混合。小直徑、高轉速的攪拌器，功率主要消耗於湍流脈動，有利於微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關的複雜問題，至今只能通過逐級經驗放大，根據取得的放大判據，外推至工業規模。

機械攪拌的優點

據數據統計,機械攪拌通風發酵罐攪拌所消耗的能源占發酵全過程的一半左右,提出了一種在機械攪拌通風發酵罐內增加射流混合來強化通風發酵罐溶氧過程和降低其發酵能耗的設計;方法:用由噴嘴、混合管和循環管組成的射流混合器來強化機械攪拌通風發酵罐的第一次氣體分散,從而可減少發酵罐最低層的攪拌器,同時根據混合的要求合理設計其餘各層攪拌器的直徑;結果:所設計的發酵罐比現有的機械攪拌通風發酵罐能耗降低32.5%以上,發酵水平提高;結論:生產實踐說明,射流混合和機械攪拌結合套用是機械攪拌通風發酵罐提高溶氧效果、降低能耗的一種有效方法。