国内外反应釜技术国内外研究现状
时间:2017-05-02 22:23 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 搅拌混合设备是化工、冶金、医药、食品、饲料等各种工业反应所不可或缺的重要工具，搅拌器向搅拌介质中输入机械能量，使得搅拌介质获得适宜的流动场。然而，由于搅拌目的多样性和混合反应的复杂性，当前，搅拌混合技术还存8012 在着一些问题。因此研制新型搅拌装置和采用先进流场量测技术一直是搅拌过程所研究的主要课题[5]。 （1） 叶轮式搅拌器 在对物料的搅拌操作中，人们希望实现多种搅拌目的，因此了解各种搅拌器的特点，选择适宜的叶轮型式，设计出符合流动状态特性的搅拌器是非常重要的。搅拌槽内的液体进行着三文流动，为了区分搅拌桨叶排液的流向特点，根据主要排液方向，按圆柱坐标把典型桨叶分成径向流叶轮和轴向流叶轮[6]。 齿片式叶轮、平叶桨式叶轮、直叶圆盘涡轮式叶轮和弯曲叶涡轮式叶轮在无挡板搅拌槽中除了使液体产生与叶轮一起回转的周向流外，还形成强大有力的径向流，故称这些叶轮为径向流叶轮 。径向流叶轮搅拌器旋转时，物料由轴向吸 入再径向排出，叶轮功率消耗大，搅拌速度较快，剪切力强[7]。 在湍流状态下，推进式叶轮除了产生周向流动外，还产生大量轴向流动，是典型的轴向流叶轮。折叶圆盘涡轮式叶轮与直叶圆盘涡轮式叶轮、弯曲叶涡轮式叶轮相比，其轴向流成分较多，多用于轴向流的场合。螺带式和螺杆式叶轮使高黏度物料产生轴向流动，也属轴向流叶轮型式。轴向流叶轮搅拌器不存在分区循环，单位功率产生的流量大，剪切速率小，且在桨叶附近较大范围内分布均匀，具有较强的最大防脱流能力[7]。 （2） 传统搅拌器 在对物料的搅拌操作中，人们希望实现多种搅拌目的，因此了解各种搅拌器的特点，选择适宜的叶轮型式，设计出符合流动状态特性的搅拌器是非常重要的。搅拌槽内的液体进行着三文流动，为了区分搅拌浆排液的流向特点，根据主要排液方向，按圆柱坐标把典型浆叶分成径向流叶轮和轴向流叶轮[6]。 齿片式、平叶浆式、直叶圆盘涡轮式和弯曲叶涡轮式在无挡板搅拌槽中除了使液体产生与叶轮一起回转的周向流外，还由于叶轮的离心力是液体沿叶片向槽壁射出，形成强大有力的径向流，故称这些叶轮为径向流叶轮[7]。径向流叶轮搅拌器旋转时，将物料由轴向吸入再径向排出，叶轮功率消耗大，搅拌速度较快，剪切力强。 在湍流状态下，推进式叶轮除了产生周向流动外，还产生大量轴向流动，是典型的轴向流叶轮。折叶涡轮式叶轮与直叶圆盘涡轮和弯曲叶涡轮式叶轮相比，轴向流成分较多，多用于轴向流的场合。螺带式和螺杆式叶轮使高粘度物料产生轴向流动，也属轴向流叶轮型式。轴向流叶轮搅拌器不存在分区循环，单位功率产生的流量大，剪切速率小且在浆叶附近较大范围内分布均匀，具有较强的最大防脱流能力。 （3） 新型轴向流叶轮 在通常情况下，大量的搅拌设备用于低黏度物系的混合和固一液悬浮操作，叶轮以低能耗提供高轴向循环流量。由于传统的推进式叶轮叶片为复杂的立体曲面，虽能满足要求，但制造却很困难，亦不易大型化，因此竞相开发高效节能、造价低廉且易于大型化的第二代高效轴流搅拌器成为混合设备公司的目标。最近十几年来，国内外研究者在轴流桨的开发研制上做了很多工作。美国Lightnin公司开发了A310和A315叶轮系列[8]。A310叶轮的叶片由钢板按一定规律弯曲制成，不必使用铣或精密浇注等成型工艺，且叶片用螺栓固定在轮毂上，易于装配成较大型的叶轮。A315叶轮适用于气一液体系的混合，因为它的叶片倾角不大，大面积的叶片阻止气体从叶轮穿过，延长了气液接触时间。加拿大Rprchem公司将研制的Maxflo轴流桨应用于生化领域[9]。在800 L罐曲霉酶的培养下，使用该轴流桨比传统圆盘涡轮桨传质系数提高40％ ，功耗降低50％ ，相应机械搅拌发酵罐容量可达400 m 。据报道，这些搅拌桨都是通过激光多普勒测速仪（LDV）测量结果和计算流体动力学（CFD）数值模拟相结合开发研制的，并且这些轴流桨已经广泛地投入生产，使搅拌反应的剪切变化均匀，功率因素小，在实际生产中有非常好的应用前景。国内如北京化工大学和华东理工大学等也分别开发了CBY型轴流桨和翼型桨。沈惠平等研制开发了一种新型高效易于加工的轴流式搅拌叶轮[10]。 (责任编辑：qin) |