1。2  常用搅拌槽概述

   目前经常使用的多为单桨叶搅拌槽，双轴异桨搅拌槽和组合桨叶搅拌槽。多为国内外学者对这些桨叶类型的混合特性以及功率做过系统性学术研究。以下为相应搅拌槽的研究概况。

1。2。1  早期传统搅拌槽论文网

为了实现生物反应中发酵液与分散气泡的充分混合，破碎气泡以增大气—液接触面以获得所需要的氧传递速率，并使生物细胞悬浮分散于发酵体系中，用于维持适当的气—液—固（细胞）三相的质量传递与混合，同时强化传热的过程。搅拌器的设计应使发酵液具有适度的轴向流动以及足够的径向流动。早期传统的搅拌槽大多使用单层桨叶搅拌器。只要依靠单一单机和单一桨叶，因为它结构简单，操作方便。但是很多反应过程会触及高粘度流体的混合，特别是某些间歇反应，在这些反应中流体粘度可能随着反应的进行由最开始的低粘度物料最终达到高粘度。但是单层桨叶的缺点也十分明显，流型出现分区，轴向混合差劲，不适合大型化生产操作等。特别有很多反应过程会涉及高粘度流体的混合，类似某些间歇反应，在这些反应中流体粘度可能随着反应的进行由最开始的低粘度物料最终达到高粘度。反应体系内的流体力学和流体特征也会出现变化。采用简单的近壁桨，在槽中心区域会出现混合不加的情况。因此传统的搅拌槽设备很难满足各类工业生产的需求，需要设计一款新型的复合搅拌设备代替传统搅拌设备。

1。2。2  传统同向组合桨叶搅拌槽

由于单电机单层桨搅拌在传热和混合两方面都很难同时达到令人满意的效果，国内外开始研究带桨、框式桨、锚式桨及其相应的组合桨。但所谓的组合桨多为双桨叶同时安装在同一搅拌轴上，仅仅通过加桨叶以增大轴向剪切力，很难做到同时的高剪切高循环的混合要求。

1。2。3  新型组合桨（内外桨叶）搅拌槽

  径向流搅拌器在桨叶端能产生很强的剪切力，会形成湍流扩散，相对有利于混合。但是也容易把反应釜内的介质分区，分成上下两个循环区。一般而言，区间混合时间是区内混合时间的十倍以上，这样会导致整个搅拌槽的混合变得混乱困难。而轴向流的搅拌器虽然使得流体产生了轴向运动，循环能力加强，但是剪切能力较弱，局部会出现混合不均等情况导致混合效果变差。传统同向组合桨因为仅仅在轴上加了一组或几组桨叶，无法达到完美的搅拌效果，所以有较多学者开始着手研发新型的组合桨搅拌槽。学者靳兆文和潘家祯[2]设计研发了一款由两部分组成的组合搅拌槽，分为内桨叶和外桨叶。其中内桨叶由倾斜45°的平直双层桨叶组成，外桨叶则由一个类似锚式的搅拌器外框加桨叶组成。桨叶安装在外框桨上，左右相对称各一片。也相对扭转成45°。但扭转方向与外桨叶方向相反。内桨叶和外桨叶的宽度相等，而且等同于桨叶之间的空隙宽度。外桨叶的外框和下框距离反应釜的器壁较近，并且在近器壁一边安装有刮板。开启工作时，内桨叶逆时针旋转，外桨叶顺时针旋转。内外桨叶转速可调，转速比保持恒定。结构特点集中了锚式桨叶，平斜直桨叶和挡板的作用，也解决了挡板所带来的死角效应。该组合桨叶较普通单桨混合时间有显著的提高，功耗也相对较低，具有一定的操作改进可能性。

1。2。4  双桨异速组合搅拌槽

介于同轴多桨搅拌槽的局限性，国内外多位学者开始研究双轴异桨的搅拌槽。国外学者Tanguy 等[3]研究了由涡轮桨和螺带桨组成的同心双轴。通过研究该轴符合搅拌器的混合特性，该结构的混合时间比起单螺带桨叶短，特别是流体流变特性非线性变化时更加明显。Espinosa-Solares[4]的研究得出了相类似的结论。Foucault[5,6]对内径为0。38m的搅拌槽进行了研究，指出对于牛顿型流体以及非牛顿型流体，在单位体积内流体输入功率相同的条件下，双桨叶在同向旋转所需要的混合时间比逆向混合时间和单桨旋转时间更短。研究还表明近壁锚式桨的转速对中心分散桨的功率损耗并没有太大影响。但中心分散桨对近壁锚式桨的功率消耗有影响。多位学者在该领域的研究都得出了双轴桨在传热、混合、传质等方面的优秀效果。