固液搅拌设备的设计

设计要点

固液体系的表现形式一般要比气液体系复杂得多,通常可以分为简单固体和复杂固体来讨论

所谓简单固体,就是可以用 Zwietering关联式描述其行为的固体。这种体系的行为通常只受固体粒子的尺寸、密度、体积分率、尺寸分布的影响

复杂固体行为是指固体的表面化学和粒子本身的表面物理问题控制了粒子行为的过程。这些表面化学因素包括偶极作用、离子效应、极化效应、PH值和其他化学效应;表面物理问题包括团聚、絮凝、表面电荷、多层吸附、黏结等。这些因素的共同作用,控制着固液体系的结构和流变行为。

简单固体悬浮体系的混合流型类似于单相混合,所需混合功率也接近于单相混合。在固体含量比较低时,通常不影响功耗;当固体含量比较高时,黏度会显著增加,从而改变体系流动区进入层流区,这样功耗就会增加。有时候,当固体含量比较高时,如达到50%~80%,体系会转换成剪切增稠体系,这样功耗就会大幅度增加

简单固体悬浮的设计目标通常是完全离底悬浮,以提供完全的接触表面和稳定操作,但有时候希望消除粒子分布的效应,就会以完全均匀分布为设计目标。离底悬浮转速与釜底的结构及釜底附近的流况关系很大,釜太大或搅拌器太小,粒子就容易沉积在釜底。如果把搅拌器接近于釜底安装则有利于降低悬浮转速,但如使用多个搅拌器通常并没有帮助,有时反而起到相反的效果。

粒子的形成可以是化学反应通过沉析或成核的结果。形成的粒子可以继续增长或溶解消失。因此粒子的尺寸分布会直接影响化学反应和溶解速率。由于小粒子具有较高的比表面积,因而小粒子通常比大粒子的活性高得多

此外,完全均匀悬浮需要的功耗比离底悬浮高得多,可以达到离底悬浮功耗的4~10倍。