攪拌器附件——擋板

擋板是一種重要的攪拌器附件，擋板一般是指長(zhǎng)條形的豎向固定在罐壁上的板，主要是在湍流狀態(tài)時(shí)為了消除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”（也稱(chēng)打漩區(qū)，水處理攪拌器，漩渦）而增設(shè)的，“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”混合效果很差，混合時(shí)間較長(zhǎng)，調(diào)節(jié)池?cái)嚢杵鳎焕跀嚢柽^(guò)程，所以一般情況下都要設(shè)法縮小這個(gè)區(qū)域。顯然擋板的安裝目的就是為了消除“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，不銹鋼攪拌器，將切向流轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蚧蜉S向流，同時(shí)還可以增大湍動(dòng)程度，改善攪拌效果，降低攪拌載荷的波動(dòng)，使功率保持穩(wěn)定，提高葉輪的剪切性能，如有的懸浮聚合的攪拌器，在設(shè)有擋板時(shí)可使顆粒細(xì)而均勻。

與牛頓流體不同，黏彈性流體在描述剪切流動(dòng)行為時(shí)，需要三個(gè)物質(zhì)函數(shù)才能描述，即黏度物質(zhì)函數(shù)、法向應(yīng)力系數(shù)、第二法向應(yīng)力系數(shù)。

目前描述黏彈性流變行為的力學(xué)模型主要有三種：經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、線性黏彈性模型和分子模型。

(1)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，主要?lái)自對(duì)流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直接關(guān)聯(lián)。常用的方法是通過(guò)攪拌器運(yùn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到：1.切應(yīng)力和切應(yīng)變速率的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，2.法向應(yīng)力差和切應(yīng)變速率的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)確定物質(zhì)函數(shù)。剪切黏度模型仍然可以出現(xiàn)純黏性流體模型中述及的各種形式；法向應(yīng)力系數(shù)則通常表示成各種形式的y2函數(shù)或與Weissenberg數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

(2)線性黏彈性模型，假設(shè)流體的黏彈性可以通過(guò)理想的黏性和彈性“元件”各種線性疊加進(jìn)行描述。

(3)分子模型，這種方法主要出現(xiàn)在對(duì)聚合物溶液體系流變行為的描述，如珠簧鏈模型和啞鈴模型。

為區(qū)分葉輪排演的流向特點(diǎn)，根據(jù)主要排液方向?qū)⒌湫腿~輪分成徑流型和軸流型兩種。平葉的槳式、渦輪式是徑流型，螺旋面葉片的螺桿式、推進(jìn)式是軸流型。折葉槳?jiǎng)t居于兩者之間，一般認(rèn)為它更接近于軸流型。不過(guò)這種分法是近似的，是以主要流向來(lái)分的。

攪拌雷諾數(shù)是攪拌罐內(nèi)液體流動(dòng)狀態(tài)的一種量度。圖2—2形象地表示了八平直葉渦輪和螺帶式葉輪在不同雷諾數(shù)下，攪拌罐內(nèi)的液體的流動(dòng)狀態(tài)。

對(duì)于渦輪式葉輪，若葉輪轉(zhuǎn)速很低，在Re不大于10的區(qū)域，僅葉輪周?chē)嵰后w隨葉輪旋轉(zhuǎn)，而遠(yuǎn)離葉輪的液體是停滯的，如圖中-A1所示，因而混合效果很差，混合時(shí)間也非常長(zhǎng)，見(jiàn)虛線(1)。在此區(qū)內(nèi)，液體的流動(dòng)是層流，葉輪旋轉(zhuǎn)的阻力主要是黏滯阻力。因而N與Re成反比，如曲線(2)。葉輪旋轉(zhuǎn)引起的離心效應(yīng)可忽略不計(jì)，排出流量，見(jiàn)曲線(3)。

當(dāng)Re增加到大于10，渦輪式葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力就不可忽視。此離心力產(chǎn)生了排出流量，使角動(dòng)量傳遞到遠(yuǎn)處的液體。這樣遠(yuǎn)離葉輪的液體開(kāi)始流動(dòng)，而使Nv- Re曲線偏離曲線(2)的延伸線。在此區(qū)內(nèi)，如曲線(3)所示，五家渠攪拌器，曲線上升的坡度很陡，混合大為改善，但在靠近葉輪上下部分仍然出現(xiàn)環(huán)形的停滯流區(qū)。

當(dāng)Re數(shù)增加到數(shù)百，渦輪式葉輪周?chē)囊毫髯兂赏牧鳌Ｔ趨^(qū)域c，排出流量顯著增加，曲線(3)達(dá)到了大值。在區(qū)域A和B中觀察副的停滯區(qū)已消失。Re進(jìn)一步增加，湍流域逐漸擴(kuò)大，直至終湍流域占完全優(yōu)勢(shì)。因此區(qū)域c是一個(gè)層流和湍流共存的過(guò)渡區(qū)。

在無(wú)擋板時(shí)，在Re約為90的過(guò)渡流域，渦輪式葉輪的排出流達(dá)到大值；而在有擋板時(shí)，排出流量在湍流域達(dá)到大。

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