1。2。5  同轴异速搅拌槽

使用桨叶构造简单的搅拌器总是容易出现各种问题，如搅拌功率不足、能耗高、搅拌效率低下等，然而在现代工业过程中，需要一种在过渡流区、湍流区及层流区中都有着优良的综合性能的搅拌系统，在这样的情势之下，同心双轴搅拌系统应运而生。夏守瑜等[7]研究了双驱动组合桨的功率消耗，但是有关该组合桨混合特性等测定，国内外至今未见详细文献报道。本次实验便是依照同轴异速搅拌槽进行设计测试，得出同轴异速搅拌槽混合特性相关而论。

1。3  影响同轴异速搅拌槽混合特性的相关因素

 对于同轴异速搅拌槽来说，有较多因素会影响槽内的混合特性。如上下桨叶的转速比、桨叶的大小直径、上下桨叶相隔间距、桨叶类型、桨叶旋转方向、被搅拌液体性质等。

1。3。1  桨叶类型

搅拌器桨叶可采用涡轮式、推进式、以及锚式桨叶。涡轮式搅拌器结构相对简单，传递能量高，溶氧速率大，但轴向混合差，搅拌强度随搅拌轴距增大而减弱。为强化轴向搅拌，可将其与锚式桨叶和推进式桨叶相结合。国外Todtenhaupt 和Schneider[8] 讨论了一种同心双轴组合式搅拌器的混合时间和传热特性，采用锚式搅拌桨和双层混合桨的组合形式，但没有分析其能耗问题。在搅拌器设计中，同轴异速组合桨叶目前可供参考的资料很少，具体还需依据设计者从业经验以及实验方式进行。

1。3。2  转速比

由于同轴异速搅拌槽存在上下两个电机，故上下两桨叶之间存在相应的转速比。本人将上桨叶转速定义为N1，下桨叶转速定义为N2，转速比定义为RN= N1/ N2。不同的转速比会对搅拌槽的的流体造成不同的剪切力，从而影响混合特性以及传质特性。

1。3。3  上下桨叶旋转方向

由于是组合桨，故上下桨叶具有同向旋转与逆向旋转之分。同向较为常见，逆向有国内学者王良生等[9]研究了一种双螺带-斜叶双驱动变速组合型搅拌器，两桨叶的转动方向相反，双螺带桨上推液体，斜叶桨下压液体，并通过实验得出了该组合桨的宏观以及微观混合性能参数。不同的旋转方向会导致流体混合特性不同。

1。3。4  桨叶间距

上下桨叶的桨叶间距，对搅拌槽内流体运动造成直接影响从而改变搅拌槽内的混合特性，改变传质传热等。

1。3。5  液体性质文献综述

除了桨叶结构，搅拌器和搅拌槽的几个条件外，液体性质也是一个非常重要的因素，它对体系的初始分散和二次分散有显著的影响。国内学者肖作兵[10]描述了不同性质液体对搅拌时气相液相分散特性的影响。液体流动性如牛顿型和非牛顿型流体的流动形态会直接影响搅拌槽内的混合特性。由于本次设计实验多采用水作为搅拌液体，故此项仅供参考。

1。4  研究的目的、意义和内容

1。4。1  研究目的

本课题的研究目的是通过消色法以及碘液褪色法对同轴异速搅拌槽内混合特性的研究。探讨在不同转速、转速比、桨叶大小、桨叶旋转方向、桨叶间距等条件的变化对搅拌槽内流体的混合特性的影响。为同轴异速桨搅拌槽的设计和改进提出具体方案。

1。4。2  研究意义

传统轴向流桨叶可产生较强的轴向流动，循环能力较强，但是剪切力相对较弱。径向流搅拌桨能产生很强的剪切作用，但易于以搅拌器为界分为上下两个循环区，使循环混合变得困难。因此组合桨可以避免二者的缺点。但由于目前大多采用的为同轴同速搅拌槽，无法单独控制上下桨叶速度，旋转方向等，导致无法再宏观混合上做到发酵罐直径与搅拌器转速都增大的效果，并且难以满足一些特殊生产工艺的搅拌需求。而同轴异速搅拌槽可以克服以上缺点，通过研究同轴异速搅拌槽的混合特性，不仅可以按需求改进搅拌工艺，更能提高搅拌效率，减少能耗使搅拌槽更为高效使用。