工業(yè)攪拌機(jī)

工業(yè)攪拌機(jī)—概述
攪拌與混合是化學(xué)、制藥、食品、環(huán)保等工業(yè)中常見的關(guān)鍵單元操作之一。比如，一個(gè)合成纖維廠中，作為核心設(shè)備的聚合反應(yīng)器僅兩臺(tái)，而與之配套的配料槽、溶解槽、稀釋槽、緩沖槽等輔助攪拌設(shè)備則多達(dá)30臺(tái)。在高分子材料生產(chǎn)中，作為核心設(shè)備的聚合反應(yīng)器85％是攪拌設(shè)備。在制藥發(fā)酵生產(chǎn)過程中，從種子培養(yǎng)到關(guān)鍵的發(fā)酵過程，幾乎全部是攪拌設(shè)備。

鑒于攪拌設(shè)備的廣泛應(yīng)用，其重點(diǎn)主要是對(duì)于常規(guī)攪拌槳在低粘和高粘非牛頓均相體系、固液懸浮和氣液分散等非均相體系中的攪拌功耗、混合時(shí)間等宏觀量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。長期以來,雖然有大量設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和關(guān)聯(lián)式可用于分析和預(yù)測混合體系,但將攪拌反應(yīng)器從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模直接放大到工業(yè)規(guī)模,仍是十分危險(xiǎn)的,至今仍然需要通過逐級(jí)放大來達(dá)到攪拌設(shè)備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。

新型攪拌與混合設(shè)備的開發(fā)
在發(fā)酵等涉及氣液兩相過程中，廣泛應(yīng)用著用于氣體分散的圓盤渦輪類攪拌器。從80年代開始，對(duì)這類攪拌器的研究隨著測試手段與計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展逐步深入。各公司與研究單位也推出了許多功耗更低，氣體分散效果更好的攪拌器。

在高分子工業(yè)中，研究開發(fā)高效的聚合反應(yīng)器對(duì)攪拌設(shè)備的發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)力。對(duì)于聚合反應(yīng)器來說，不僅需要良好的混合性能，還需要對(duì)物料提供足夠大的剪切，同時(shí)為了及時(shí)撤除反應(yīng)熱，還需要攪拌槽具有盡可能高的傳熱能力。軸流式攪拌器往往不能滿足這種多方面的要求。一些大型的、包括石化部門的企業(yè)集團(tuán)，如日本的住友重機(jī)、三菱重工等便從開發(fā)新型、高效聚合反應(yīng)器的角度，發(fā)明了如*大葉片式、泛能式、葉片組合式攪拌器。這些攪拌器從綜合性能看，它較平衡地考慮了混合、剪切、傳熱以及對(duì)液體粘度的適應(yīng)性。

大量的攪拌設(shè)備用于低粘物系的混合和固液懸浮操作,需要葉輪能以低的能耗提供高的軸向循環(huán)流量。傳統(tǒng)的船舶推進(jìn)式葉輪能滿足這個(gè)要求，但其葉片為復(fù)雜的立體曲面，制造困難,且較難大型化。

型寬粘度域攪拌器
對(duì)于傳統(tǒng)的的攪拌器，一般可以分為兩類。一類是用于低粘流體的槳式、渦輪式攪拌器等，另一類是用于高粘流體的螺帶、框式等攪拌器。但是，在許多反應(yīng)過程中，比如聚合反應(yīng)過程，開始時(shí)物料的粘度很低，隨著反應(yīng)的進(jìn)行粘度越來越大。在這種情況下，攪拌器的選用就會(huì)發(fā)生問題。對(duì)于這種工況，可以采用組合式攪拌裝置，即中心設(shè)置適用低粘流體的攪拌器，再增加適用高粘流體的大直徑框式攪拌器。粘度低時(shí)啟動(dòng)中心攪拌裝置，停止框式攪拌器，使其作為擋板使用；粘度增大后，同時(shí)啟用兩套裝置，共同作用。但是，組合式攪拌裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般比較復(fù)雜。

流場的測試技術(shù)與計(jì)算流體力學(xué)
在評(píng)價(jià)一個(gè)攪拌設(shè)備的混合效果時(shí)可以有多種手段，比如攪拌功率的測量、傳熱系數(shù)的測量、混合時(shí)間的測量等，但*基本的評(píng)價(jià)在于測量攪拌設(shè)備內(nèi)物料形成的流場。作為攪拌技術(shù)的核心是要弄清楚對(duì)于某一類混合（如固－液懸浮、液－液分散等）需要什么樣的流場，使用怎樣的攪拌器以及怎樣的操作條件能以*少的能耗來獲得所需要的流場。采用*的測試手段和建立合理的數(shù)學(xué)模型，獲得攪拌槽內(nèi)的速度場、溫度場和濃度場，不僅對(duì)攪拌設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義，而且對(duì)放大和混合的基礎(chǔ)研究具有現(xiàn)實(shí)的理論意義。

工業(yè)攪拌機(jī)—開發(fā)技術(shù)
1、激光多普勒測速技術(shù)（LDV）
2、粒子成像測速技術(shù)（PIV）
3、電子過程斷層成像技術(shù)（EPT）
4、計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)

由于應(yīng)用體系的多樣性和物料流變特性的復(fù)雜性，長期以來流體混合都是通過實(shí)驗(yàn)方法研究攪拌功率等宏觀量。準(zhǔn)確地描述和模擬均相、非均相混合過程以及復(fù)雜的混合與反應(yīng)耦合的過程，為混合設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化和放大提供理論指導(dǎo)，是混合技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。新的測量和模擬技術(shù)的應(yīng)用使混合技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，這將直接有助于設(shè)計(jì)更加安全和優(yōu)化的過程設(shè)備，提高過程效率和降低失敗風(fēng)險(xiǎn)，并*終提高反應(yīng)產(chǎn)率。新型攪拌器的開發(fā)和混合設(shè)備的智能化輔助設(shè)計(jì)，將促進(jìn)流體混合技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用的高效性和方便性。