国内外双轴组合式搅拌器研究现状

本次实验采用异速复合叶轮搅拌装置,主要采用上桨叶斜叶桨和下桨叶透平桨,通过一系列单因素汇演,研究组合桨的功率特性,选择出最合适的桨叶组合、转速、间距与方向


1、国外双轴组合式搅拌器的进展

与双轴搅拌器相比,单轴搅拌器能够实现的功能较少且不够全面。如径向流桨叶就只会对流体存在剪切作用,容易造成湍流,搅拌槽内液体混合所需时间太长并且液体混合效果整体不太理想。而轴向流桨叶就只让流体轴向流动,增加了循环效果,可是剪切效果明显不如径向流桨叶好,局部混合能力不理想。所以双轴搅拌槽的理念被提出,并有越来越多的科学家开始对其进行研究。二十世纪八九十年代,许多日本与欧美的专业混合设备研究公司,运用各种领先技术,不分先后的研究出了各类具备不同特点的双轴混合设备。如德国的 EKATO 公司Schneider和Todtenhaupt可以报告工作[5]。加拿大Tanguy小组在研究了同轴搅拌器性能研究后,提出了一款新型搅拌器。由锚式搅拌器和Rushton涡轮叶轮或Sevin螺旋桨或Deflo-Sevin叶轮组成[6-9]。然而双轴搅拌器在各类工程工业上的运用越来越多,可是对于双轴搅拌器搅拌的搅拌性能并没有一些相关的详细报道和实验研究。

  在各公司的搅拌器研发中都存在一个重要的影响因素,那就是搅拌器的功耗问题,同样双轴搅拌设备目前关于这类资料与报道都不多,大多数都是由实验人员或者设计人员的经验来进行。这样也影响了一般搅拌设备在各类工业上的运用。

2、 国内双轴组合式搅拌器的进展

 国内关于双轴搅拌器方面的这类研究并没有多少,且理念起步较晚。但是也有许多的大学和科研所进行了关于这方面的研究开发。如浙大和华理研究构造的多种异速复合叶轮混合器。这几种异速复合叶轮混合器也在好几家公司工业流程的运用中有较好的反响。王良生等人一种双轴搅拌器,该搅拌器的同轴桨叶旋转方向相反,透平桨向上作用在液体上,斜叶桨则向下作用液体上,是一种可变速的组合搅拌器,并研究了这类异速复合叶轮搅拌槽的各类参数。

双轴搅拌器可以极大程度的满足搅拌器被物料混合、剪切所需要的各类条件,因此双轴搅拌器在冶金行业、医药行业、化学行业、食品行业、生物行业等各类行业都有很广泛的应用。

3、搅拌器功率国内外研究现状

混合设备历史悠久,且应用广泛,但相关理论和研究方式仍不是特别完善,大部分还是处于半经验半理论的阶段。主要是由于影响流体流动、传热、传质的因素很多。尽管已经进行了许多实验和理论研究,但对混合操作的科学研究还不够。在20世纪90年代,人们清晰认识到缓和玉反应的均匀,异质,复杂耦合过程的准确描述和模拟,为混合动力设备的计算优化和放大提供了理论指导。并且发现这是混合技术的一个重要发展方向。

搅拌器的简化结构容易出现搅拌功率不足,功耗高,混合效率低等一问题。国内外很多科研人员都及时做了大量的研究工作来解决这些个问题。一、改进传统叶片结构。利用各种前辈们的经验和各类实验数据的结论统计。二、通过组合桨的各类参数,研究新桨叶的开发使不同的桨叶组合来提升混合效率降低搅拌功耗。

Thibault和其他人开发了由锚桨和倾斜叶片涡轮桨组成的混合系统,表示了组合桨的转速比对功率消耗影响很大。 Foucault[10,11]的研究表明,在直径为0.38m的搅拌槽内,单位体积流体功率相同的情况下,不管是牛顿流体还是非牛顿流体,组合桨上下桨叶旋转方向相同时混合时间更短。

在异速复合叶轮搅拌系统的研究中,快速螺旋桨主要作用在径向螺旋桨式,但不同流动式快速桨的优化不足。另外,关于复合推进器类型中复合雷诺数的描述和复合动力的数量没有一致意见。进一步研究不同螺旋桨和慢螺旋桨组合桨的总功率和桨叶功率之间的关系,评价其混合性能,以及同轴复合搅拌器的工业设计。这意义重大。