






槳式和渦輪式攪拌器傳熱系數關聯式
早的攪拌罐傳熱關聯式是由Chilton于1944年提出的,對于使用單層平槳、并有碟形封頭的圓筒形攪拌罐,其被攪拌液體對罐壁和內冷盤管的表面傳熱系數關聯式分別如下:
以后許多研究者改變攪拌器的形狀和相對尺寸進行傳熱研究,提出了很多攪拌罐傳熱關聯式,由于一個關聯式只對應于一個幾何構形,這些關聯式不便使用。
20世紀60年代中至70年代初日本的水科篤郎和永田進治等提出了包含多種槳型和多個尺寸參數的統一關聯式,如永田對于槳式和渦輪式兩種葉輪,且罐內有擋板而無內冷管的情況,并Re大于100。得如下關聯式:
對于罐內無擋板而有內冷盤管的情況,則物料對罐壁的表面傳熱系數關聯式為:
當除去內冷管時,則須將上式的系數由0.51改成0.54。產生這6%的差別是由于內冷盤管的遮蔽效應。
永田也得出在Re>200,2
20世紀70年代,日本的佐野雄二等對于槳式、渦輪式葉輪在湍流域的場合,進一步建立了罐內液體的單位質量攪拌功率ε與液體對罐壁和內玲管壁的表面傳熱系數的聯系,得到了適用性廣、且形式更簡單的關聯式:
式中,為被攪液對夾套的表面傳熱系數.W/(㎡.K);c為被攪液對內冷管壁的表面傳熱系數.W/(㎡.K);dc為內冷管外徑.m;ε為單位質量被攪液消耗的攪拌功率,W/kg;v為被攪液運動黏度.㎡/s。
式(5- 17)計算物件時須以流體的本體溫度和壁溫的算術平均值作定性溫度。



螺帶式攪拌器之攪拌葉為一定寬度及一定螺距之螺旋帶。螺旋帶方面有多條的也有單條的,可根據需要靈活配置。螺帶之外廓近于釜體內壁,這樣可以更好的防止物料粘合在內壁上,螺帶之旋轉方向通常是螺帶旋轉時沿釜體的內壁上升。攪拌器的螺帶寬度一般不大,但長度相對于其它型式的攪拌器而言,一般卻要更長。如對強度及耐腐蝕性上無特殊要求,多用扁鋼進行加工制造,扁鋼的寬在12至300mm,厚在4至60mm,一般的螺帶都不會超過這個范圍,不過成型方面相對較為困難,如果結構上比較特殊,也可以采用圓鋼制成螺帶,圓鋼的直徑一般為5至250mm,部分對精度要求較高的螺帶還會采用冷拉圓鋼。


黏彈性流體兼有黏性液體與彈性固體的特性,能在變形后呈現彈性恢復,具有與非依時性和依時性這兩類非牛頓流體的黏性效應。聚合物熔體和溶液是典型的黏彈性流體,在定態剪切下表現出前述純黏性非牛頓流體的特性,而當剪切發生變化(包括擴大、收縮流和非定態流動)時則表現出彈性。黏彈性流體具有以下特異流動行為。
(1)爬桿效應(Weissenberg效應),用攪拌器攪拌黏彈性流體時,轉軸處的液面沿軸上升,離軸較遠處的液面下降。這一行為與牛頓流體正好相反。為此在設計流體黏彈性較強的攪拌器時,應選擇合適的攪拌器。否則,會因爬桿效應使流體全部包裹在攪拌器上,與攪拌軸同步旋轉,白城攪拌器,從而使混合和傳熱等過程均不能正常進行。
(2)膨脹效應(Barus效應),黏彈性流體從圓管或小孔中流出時有射流膨脹現象,不銹鋼攪拌器,此時流出液的大直徑dmax可達圓管內徑d的2~3倍。黏彈性流體的膨脹程度與所流經的圓管長度有關,圓管越長,膨脹程度越小;而當圓管充分長時,膨脹比B (B=dmax/d)會達到一定值。膨脹比在聚合物加工中是一重要現象,通過測量膨脹比可獲得法向應力差的信息。
(3)記憶現象(又稱彈性滯后),施加壓力梯度使黏彈性流體在管內流動;當突然移去壓力梯度,化工攪拌器,黏彈性流體將反向移動一段距離后才停止。
(4)反向次流,在液體中插入一旋轉圓盤,形成的主流是切向流,同時在轉盤下方形成軸向次流。在牛頓流體中,次流的方向是軸中心處流體向上而四周流體向下;黏彈性流體則相反,軸心處流體向下而容器四周的流體向上運動。反向次流對攪拌器的攪拌、傳質等操作是一個重要的影響因素。


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