搅拌过程常有设备放大的问题,主要是解决搅拌罐、搅拌器的放大以及运转条件的确定。目前这 方面也还存在着如何选定放大准则等问题。
搅拌过程既然有赖于搅拌器的正常运转,当然 搅拌器的结构、强度也是不容忽视的问题。由于搅 拌*作的多种多样,也使搅拌器存在着许多型式。 各种搅拌器在配合各种可控制流动状态的附件后, 更能使流动状态以及供给能量的情况出现多种变 化,更有利于强化不同的搅拌过程。典型的搅拌器 型式有桨式、涡轮式、推进式、布鲁马金式、齿片 式、锚式、框式、螺带式、螺杆式等。
搅拌过程的研究需要多种先进的精密的测试仪 器,近来能够测试的参数已经渐渐增多,这就推动 了搅拌理论的研究工作,但是没有解决的课题仍然 很多。目前搅拌器的设计方面还多是根据一些个别 条件下的实验资料,要达到最佳目的的设计还很 难。期待着搅拌过程的理论研究能与实际技术密切 地结合,使搅拌器的设计更有效,使搅拌过程的进 行更合理。
搅拌过程的种类以及对搅拌器的要求
搅拌既可以是一种**的流体力学范畴的单元 *作,如进行液-液混合、固-液悬浮、气-液或 液-液分散等,又往往是完成其他单元*作如传 热、吸收、萃取、溶解、结晶等以及化学反应过程 的必要手段。搅拌过程可使被搅拌液体的各部分接 近于均质状态,可增大分散相的有效接触面积,可 降低分散相周围的液膜阻力以及增大相对速度提?{ 传热速率等。搅拌过程的影响因索复杂繁多,但是 考察其特点,不外乎是使用搅拌器或其他手段使设 备内的流体产生适当的流动状态,在流动状态中达 到各种*作目的。因此,认识搅拌过程,就要知道 设备内的流体流动状态和各种搅拌目的有什么因果 关系,也就是要考察流体的流动状态和传热、传 质、微粒细化分散等过程有什么关联。基于这个观 点,最方便的就是以搅拌介质的相态来将搅拌过程 加以分类。这样可将搅拌过程分成均相系和非均相 系两大类。前者为互溶液体的搅拌,后者包括不互 溶液体的搅拌、气-液相的搅拌以及固-液相的搅 拌。当搅拌介质的黏度相当高时,它的流动状态又 有特殊性,所以一般又单独分类为?{黏度液的 搅拌。
搅拌装置在设备的底部,称为底搅拌设备。底 搅拌设备的优点是:搅拌轴短、细,无中间轴承; 可用机械密封;易维护、检修,寿命长。底搅拌比 立式搅拌的轴短而细,轴的稳定性好,既节省原料又 节省加工费,而且降低了安装要求。所需的检修空 间比立式搅拌小,避免了长轴吊装工作,有利于厂房 的合理排列和充分利用。由于把笨重的减速装置和 动力装置安放在地面基础上,从而改善了封头的受 力状态,同时也便于这些装置的维护和检修:,底搅 拌装置安装在下封头处,有利于上封头接管的排列 与安装,特别是上封头带夹套,冷却气相介质时更 为有利。底搅拌有利于底部出料,可使出料口处得 到充分的搅动,使输料管路畅通。
对于大型聚合釜搅拌设备的结构,在设计上有 很多实际困难。通常聚合釜的搅拌轴是通过釜的顶 盖伸人设备内的。若是100m3的聚合釜所需的搅拌 轴,必然是很粗、很长,而且费用昂贵,搅拌器必 须装在接近聚合釜底部,才能使放料期间达到有效 混合,但若采用底搅拌就可以解决这些问题。
底搅拌虽然有上述优点,但也有缺点,突出的 问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘 积,时间一长,变成小团物料,混入产品中影响产 品质量。为此需用一定量的室温溶剂注入其间,注 入速度应大于聚合物颗粒的沉降速度,以防止聚合 物沉降结块。另外,检修搅拌器和轴封时,一般均 需将釜内物料排净。搅拌器 的型
搅拌器安装在卧式容器上面,可降低设备的安 装?{度,提?{搅拌设备的抗震性,改进悬浮液的状 态等。可用于搅拌气液非均相系的物料,例如充气 搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。搅拌器可以立 装在卧式容器上,也可以斜装在容器上。卧式容器上安装四组搅拌器装置的结构,用 于搅拌气液非均质物枓。卧式双轴搅拌器
搅拌器安装在两根平行的轴上,二根轴上的搅拌叶轮不同,轴速也不等,这种搅拌设 备主要用于高黏液体。采用卧式双轴搅拌设备的目 的是要获得自请洁效果。当搅拌高黏液体时,若叶 轮端部与罐壁有一定的间隙,则高黏液体会滞留亍 间隙中,这些滞留物的存在,不仅影响产品的质 盘,并大大降低罐壁的传热系数,为此,搅拌高黏 液体的叶轮的外缘都与罐壁很接近,有时还在叶轮 上装刮刀,即所谓刮壁式搅拌设备。然而,即使采 用了刮壁式搅拌器、若采用单轴型,高黏液体还可能黏滞在叶轮上,随叶轮一起转动,而若采用自清 洁型的卧式双轴搅拌设备,通过二根轴上恃殊设计 的叶轮的啮合,使叶轮之间产生互相清洁作用,可 使滞留物减至最少。
旁入式搅拌器(侧入式搅拌器/测搅拌器)
旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体 的侧壁上,所以轴封结构是最费脑筋的。在小型设 备中,可以抽取设备内的物料,卸下搅拌装置更换 轴封部分,所以搅拌装置的结构要尽量简单。但是 在大型设备中,为了在不抽出设备内液体的条件下 而便于更换轴封部件和传动部件,多半在设备内设 置断流结构。
对于旁入式搅袢利用推进式搅袢器,在消耗同 等功率情况下丨能得到最?{的搅拌效果。这种搅拌 器的转速一般是360~450r/min,驱动方式有齿轮 和皮带两种。
旁入式搅拌,一般用于防止原油储罐泥浆的堆 积,用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌,用 于各种液体的混合和防止沉降等。特别是在大型储 槽中,投入少量的功率便可以得到适当的搅拌效 果,因而被广泛采用。
中心传动刮渣机
适用范围
中心传动浓缩刮泥机,适用于各种圆型污泥浓缩池的刮泥与排泥。该机为中心传动,其传动力矩大,节能。通过上部进水管,经稳流筒配水,中心排泥,周边排水,保证水流均匀。设有过载保护装置,可与微机联网控制。
中心传动刮泥机构造特点:1、沉淀池为混凝土或钢结构,池底稍呈椭圆形,池底中央为排泥斗外接排泥管。2、工作桥为混凝土或钢结构,本设备不包括池体和工作桥,用户自行解决,我厂可代办设计制造钢结构池体和工作桥,供应用户。3、耙式刮泥机,由耙架、竖轴驱动装置和过扭距安全装置等组成。 耙架由两个大耙和两个小耙组成十字形,与稍呈椭圆形的池底平行。耙架与竖轴用十字头固定连接,竖轴上的轴承为向心和推力轴承的组合,用润滑脂润滑。水下为滑动轴承,由尼龙衬套等组成,用压力清水润滑。 竖轴下端伸入排泥斗,下轴端紧固着刮泥刀,用以刮排泥斗中的集泥,以使均匀排出。基本参数表注:1.处理污泥状态为进水悬浮固体含量250mg/l,去除率80%,底流含水率98%
2、池面负荷,池径16m及以下,按50m3/㎡.d计算,池径18m按45m3/㎡.d计算,池径20m,按40m3/㎡.d计算
3.污泥与池底的摩擦系数为0.1
4、池中央深度,为减速机混凝土基础上平面至池底排泥斗上口的高度,分别为4.5m、5m、5.5m、6m等,由用户确定
5.池底坡度为1/10 GJ-F型刮泥机技术参数
关于混合时间,不少的研究者得出了一些计箅公式,虽然结果很不一致,但从这些公式中还是能 够看到主要的影响因索,这对理解混合过程的机理 是有帮助的。从公式中看出混合时间与搅拌器的几何尺寸、叶轮的排出流量、叶轮转速及搅拌器的功 率大小有关,这个问题将在后文谈到搅拌器的功能 时再作进一步的讨论。
不互溶性质液体的搅拌
不互溶液体的搅拌的目的有的是把分散相的液 滴直径细化,以得到均匀的分散质,如制备悬浊液 和乳化液;有的是使液滴细化,增大相间接触面 积,以进行下一步的萃取或化学反应等。对于化学 反应只有传质速度低于化学反应速度时才有利用搅 拌来强化反应过程的问题。
在制备悬浊液、乳化液时,是通过分散达到罐 内的两相液体均匀状态。评价这一搅拌*作的指标 就是分散相的分散度(如分散相的比表面积或分散 相的液滴直径分布)和达到这一指标的*作时间。 在搅拌作用下进行萃取、化学反应时,其最终目的 是某一物质成分的传递或某些物质间的反应。其评 价指标是传质速度与反应速度、而这时搅拌的作用 仍是使液相分散细化,***相接触面积、增大传 质系数和反应速度。不过这时并不一定要求全罐内 都达到均匀的分散状态,而只要在罐内的局部区 域,例如搅拌叶轮的附近,有强烈的分散作用. 使罐内液体顺序循环经过这个区域发生传质与反应,然后再循环流到罐内其他区域就可以了。因此 可以说,使分散相细化分散.并在罐内造成循环 流动,这就是不互溶液体搅拌过程对搅拌的基本要 求,其中最主要的就是要求搅拌有细化分散的作用。
搅袢设备把框式搅拌器与另一个 仔心搅拌器进行组合,由于两个搅拌叶轮安置在同 一轴线上,故称作同轴组合式搅拌设备。框式搅拌 器上可带刮板也可不带刮板;中心搅拌器可以是高速旋转的齿片,也可双层涡轮,也可以 是适合于更?{黏度的不规则四边形叶轮等。驱动电 机可以是定速的,也可是无级变速的。可通过开环 或闭环的控制单元来控制功率的输人并进行黏度的测量。这种搅拌设备适合于非牛顿型流体和热敏性 液体的混合,也适合于作为中、高黏物料的反应 器。最大适用黏度为3000Pa.s,其最大的容积达25m3 最大输入功率为250kw。
搅拌过程与搅拌器型式
搅拌是一种广泛应用的单元*作,它的复杂性正 在于它的原理要涉及流体力学、传热、传质及化学反 应等多种过程。从本质上讲搅拌过程就是在流动场中 进行单一的动量传递或者是包括动量、热量、质量传 递及化学反应的过程,而搅拌器就是通过使搅拌介质 获得适宜的流动场而向其输入机械能量的装置。因此 流动场问题能量问题一直是搅拌过程所研究的 主要课题。不同*作目的的搅拌过程需要什么样的流 动场,需要供给多大的能量以及各种型式的搅拌器能 提供什么样的流动场、供给多大的能量,这些相互关 联的问题并没有完全解决。根据目前的研究及生产实 践的成果,围绕这个问题进讨论还是十分必要的。
侧入式搅拌机针对密封系统的实际条件及情况,我们在密封的总体及辅助系统进行针对性的设计和改进,并达成共识。提出了以下方案:
(1)采用了双端面多弹簧式机械密封,双端面密封有轴向双端面密封和径向双端面密封两种。我厂采用径向双端面密封,上端的一级密封直接与浆料槽内物料接触,摩擦副材质为硬质合金对硬质合金(WC/WC),既可防止颗粒物料进入摩擦面而导致机械密封失效,又可延长机械密封的使用寿命 下端的二级密封为辅助密封,主要是防止密封液外漏,摩擦副材质为硬质合金对石墨(WC/M106K);用自来水作为密封介质,封液用以改善端面问的润滑及冷却摩擦产生的热量,并把物料与外界隔离,以实现物料的“零泄漏”。
(2)浆料槽的机械密封位于搅拌器的下部,会有部分物料沉积在搅拌器底部,为了阻止浆料进入密封而引起机械密封失效,因此在机械密封上端再串一级辅助密封装置。
(3)在两级密封下部设计两套圆锥滚子轴承,其目的是为限制轴的轴向窜动和径向跳动,确保达到机械密封运转的技术条件。
(4)为了便于机械密封拆卸、安装、维护、检修,将机械密封总成设计成轴套,便于它与轴的分离。
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