不銹鋼反應(yīng)釜過程工業(yè)中常用的攪拌裝置是機(jī)械攪拌裝置，典型的機(jī)械攪拌裝置它包括下列主要部分:應(yīng)指出，螺旋漿式攪拌器的幾何尺寸:是指當(dāng)液體與葉片間無滑動時，葉片旋轉(zhuǎn)一周將液體在軸向上推進(jìn)的距離。
(1)攪拌器，包括旋轉(zhuǎn)的軸和裝在軸上的葉輪;
(2)輔助部件和附件，包括密封裝置、減速箱、攪拌電機(jī)、支架、擋板和導(dǎo)流筒等。
攪拌器是實現(xiàn)攪拌操作的主要部件，其主要的組成部分是葉輪，它隨旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動將機(jī)械能施加給液體，并促使液體運(yùn)動。針對不同的物料系統(tǒng)和不同攪拌目的，出現(xiàn)了許多類型的葉輪和攪拌器。1葉輪的型式
攪拌器的主要部件是葉輪。針對不同的物料系統(tǒng)和不同的攪拌目的，出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)型式的葉輪。應(yīng)指出，螺旋漿式攪拌器的幾何尺寸:是指當(dāng)液體與葉片間無滑動時，葉片旋轉(zhuǎn)一周將液體在軸向上推進(jìn)的距離。
葉輪的作用是通過其自身的旋轉(zhuǎn)將機(jī)械能傳送給液體，使葉輪附近區(qū)域的流體湍動，同時所產(chǎn)生的高射流推動全部液體在器內(nèi)沿一定的途徑作循環(huán)流動?？紤]釜型、擋板及葉輪在釜中位置等因素對流體流型的影響，一般以液體流人、流出葉輪的方式來區(qū)分葉輪。當(dāng)液體從葉輪軸向流人并流出時，此葉輪稱為軸向葉輪;液體從葉輪軸向流人、從半徑方向流出時，此葉輪稱為徑向葉輪，
1)徑向葉輪
不銹鋼反應(yīng)釜六個平片的渦輪葉輪是徑向葉輪的代表。其工作時，葉輪的葉片對液體施以徑向離心力，液體在慣性離心力作用下沿葉輪的半徑方向流出并在釜內(nèi)循環(huán)。由于渦輪的轉(zhuǎn)速高，葉片比較寬，除了能對液體產(chǎn)生較高的剪切作用外，還能在釜內(nèi)造成較大的液體循環(huán)量。正是由于這種特點，渦輪葉輪能有效地完成幾乎所有的化工生產(chǎn)過程對攪拌操作的要求，并能處理a度范圍很廣的液體。
平葉片槳式攪拌器也屬于徑向葉輪，其葉片長、轉(zhuǎn)速慢、液體的徑向速度小、產(chǎn)生的壓頭也較低，適用于以宏觀調(diào)勻為目的的攪拌過程，如簡單的液體混合、固體溶解、結(jié)晶和沉淀等操作。錨式攪拌器、框式攪拌器實際上是平葉片槳式攪拌器的變形，但轉(zhuǎn)動半徑更大。這幾種攪拌器不產(chǎn)生高速液流，適用于較高a度的液體的攪拌。
2)軸向葉輪
螺旋槳式攪拌器是一種高速旋轉(zhuǎn)且能引起軸向流動的攪拌器，其工作原理與軸流泵的葉輪相似，具有流量大、壓頭低的特點。液體在器內(nèi)作軸向和切向運(yùn)動，產(chǎn)生高度湍流。由于液流能持久且滲人，因此對攪拌低黏度的大量液體有良好效果。它主要用于互溶液體混合、釜內(nèi)傳熱等。螺帶式攪拌器的工作原理與螺旋槳式相似。風(fēng)扇形渦輪或有兩個傾斜葉片槳式葉輪，除能產(chǎn)生軸向流動外，還能造成一定程度上的徑向流動。
當(dāng)攪拌器置于容器中心攪拌黏度不高的液體時，只要葉輪旋轉(zhuǎn)速度足夠高，液體便會在離心力的作用下形成漩渦。攪拌器轉(zhuǎn)速越大，漩渦越深，不發(fā)生軸向的混合作用，且當(dāng)物料是多相系統(tǒng)時，還會發(fā)生分層或分離，甚至產(chǎn)生從表面吸進(jìn)氣體的現(xiàn)象，使被攪拌物料的表觀密度和攪拌效率降低，加劇了攪拌器的振動，因此必須制止這種打漩現(xiàn)象的產(chǎn)生?？稍诟獌?nèi)裝設(shè)擋板，使切向流動變?yōu)檩S向和徑向流動，同時體湍動的程度，可消除打漩，改善攪拌效果。2攪拌器的型式
工業(yè)上較為常用的攪拌器有以下幾種。
1)槳式攪拌器
其結(jié)構(gòu)簡單，一般由兩塊平槳葉組成，攪拌器直徑d與釜內(nèi)徑D之比為0.35一08;轉(zhuǎn)速一般為10一100r/min，可以在較寬的赫度范圍內(nèi)使用，貓度高的可達(dá)100Pa·s，也可用于勃度小于2Pa"s的液體的攪拌。平直葉槳式攪拌器在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的主要是切線流;轉(zhuǎn)速高時以徑向流為主。對于折葉槳式攪拌器，由于葉片與旋轉(zhuǎn)平面的夾角小于900，因此會產(chǎn)生軸向流，宏觀混合效果較好。
2)渦輪式攪拌器
按照有無圓盤可分為圓盤渦輪攪拌器和開啟渦輪攪拌器;其中又可分為平直葉、折葉和后彎葉渦輪攪拌器，渦輪攪拌器直徑d與釜內(nèi)徑D之比為0.2-0.5，以0.33居多，轉(zhuǎn)速一般為10 -- 300r/min，適用于低私度或中等私度液體的攪拌(勃度小于50Pa·s)o
禍輪式攪拌器的循環(huán)速度高，剪切作用也大。它既產(chǎn)生很強(qiáng)的徑向流，又產(chǎn)生較強(qiáng)的軸向流。圓盤渦輪式攪拌器與開啟攪拌器比較，由于圓盤的存在使得圓盤渦輪攪拌器的循環(huán)速度低于開啟渦輪攪拌器。折葉渦輪攪拌器與平直渦輪攪拌器比較，在于折葉渦輪攪拌器軸向流強(qiáng)而剪切作用相對較小。彎葉渦輪與平直渦輪攪拌器比較，’主要在于彎葉渦輪攪拌器不易磨損，且功率消耗低。3)推進(jìn)式攪拌器
又名螺旋槳式攪拌器推進(jìn)式攪拌器的循環(huán)速度高。當(dāng)轉(zhuǎn)速高時，剪切作用也很大，能產(chǎn)生很強(qiáng)的軸向流。推進(jìn)式攪拌器直徑d與攪拌釜內(nèi)徑D:之比為0.2一0.5,攪拌轉(zhuǎn)速100一500r/min，適用于低翁度(勃度小于2Pa·s)液體的攪拌
。4)錨式攪拌器
不銹鋼反應(yīng)釜錨式攪拌器的直徑d和攪拌釜的內(nèi)徑D之比為0.9一0.98，常用轉(zhuǎn)速為I一100r/min。錨式攪拌器的循環(huán)速度及剪切作用都較小，主要產(chǎn)生切線流。當(dāng)物料a度高時，可產(chǎn)生一定的徑向流和軸向流。它適用于高鉆度物料的攪拌和傳熱。
5)螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器
這兩種攪拌器主要產(chǎn)生軸向流，加上導(dǎo)流筒后，可形成筒內(nèi)外的上下循環(huán)流動。它們的轉(zhuǎn)速都較低，通常不超過50r/min，主要用于高貓度液體的攪拌。3攪拌附件
1)擋板
如前所述，平槳式攪拌器在轉(zhuǎn)速低時以切線流為主，即使是推進(jìn)式或渦輪式攪拌器也會產(chǎn)生一定的切線流。當(dāng)切線流嚴(yán)重時，會出現(xiàn)打漩現(xiàn)象，‘致使不互溶的液體分層，’固體顆粒沉降。當(dāng)漩渦達(dá)到葉輪以后，葉輪會吸人大量氣體，使攪拌物料密度下降，還會加劇攪拌器的振動，嚴(yán)重時攪拌器無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，一般情況下，都必須制止切線流和打漩現(xiàn)象。消除切線流和打漩現(xiàn)象的有效、也是簡單的方法就是在釜內(nèi)安裝擋板。
擋板一般是指豎向固定在釜內(nèi)壁的長條形板，沿釜內(nèi)壁周向均勻分布，擋板寬度W為(1/2一1/10) D。作圓周運(yùn)動的液體碰到擋板后改變900，或順著擋板作軸向運(yùn)動或垂直于擋板作徑向運(yùn)動。因此，擋板可把切線流轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流和徑向流，提高了宏觀混合速率和剪切性能，從而改善了攪拌效果。
擋板的數(shù)目視釜徑而定，一般為2-4塊。實驗表明，具有一定數(shù)目擋板的攪拌釜，當(dāng)再增加擋板也不會進(jìn)一步改善攪拌效果時，此一定數(shù)目的擋板稱作“全擋板條件”。除非特別說明，“全擋板條件”一般是4塊。
應(yīng)該指出的是，在層流狀態(tài)，擋板不起作用。因為層流下?lián)醢宀⒉挥绊懥黧w的流動.所以.對于低速攪拌高M(jìn)度液體的錨式和框式攪拌器來說，安裝擋板是毫無意義的。
對于低豁度液體攪拌，可將擋板垂直縱向地安裝在釜的內(nèi)壁上，擋板寬度w一般為釜徑D的1/10, 4塊均勻。對于中等勃度液體的攪拌，擋板與器壁間距為0.1-0.15倍板寬，用以防止固體在擋板后積聚和形成停滯區(qū)。對于高勃度液體，可使擋板離開釜壁并與壁面傾斜。擋板下端伸到釜底，上端伸出液面。對錐形釜底，當(dāng)使用徑向流葉輪時，若葉輪位置較低，需把擋板伸到錐形部分內(nèi)，寬度減半。
由于液體的粘性力可抑制打漩，因此當(dāng)液體的貓度在5 - 12Pa一時，可減少擋板寬度，當(dāng)薪度大于12 Pa一后，不需安裝擋板。2)導(dǎo)流筒
攪拌操作中有時需要控制流體的流型，就要用導(dǎo)流筒。對于渦輪式攪拌器，導(dǎo)流筒安置在葉輪的上方，使葉輪上方的軸向流得到加強(qiáng)。對于螺旋槳推進(jìn)式攪拌器，導(dǎo)流筒安置在葉輪的外面，使推進(jìn)式攪拌器所產(chǎn)生的軸向流得到進(jìn)一步加強(qiáng)。導(dǎo)流筒除了能控制流型以外，還能使釜內(nèi)液體均通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強(qiáng)烈混合區(qū)，提高混合效果。
3)葉輪的位置及層數(shù)
攪拌葉輪一般總是對中安裝在釜的中心線上，葉輪到釜底的距離C一般為一倍葉輪直徑，但在攪拌快速沉降的固體懸浮液時，常將葉輪更靠近釜底。葉輪的層數(shù)視液體的深度而定。由于推進(jìn)式和渦輪式攪拌器在垂直方向上的有效攪拌距離一般為(3 -4)d，亦即一倍釜內(nèi)徑D，所以，同一攪拌軸上安裝的葉輪數(shù)目可由下式?jīng)Q定:葉輪層數(shù)=液體的當(dāng)量深度/攪拌釜內(nèi)徑
液體的當(dāng)量深度是不銹鋼反應(yīng)釜 內(nèi)實際液體深度與其平均密度的乘積。若上式的計算結(jié)果不是整數(shù)，則圓整取較大的整數(shù)值。
(1)攪拌器，包括旋轉(zhuǎn)的軸和裝在軸上的葉輪;
(2)輔助部件和附件，包括密封裝置、減速箱、攪拌電機(jī)、支架、擋板和導(dǎo)流筒等。
攪拌器是實現(xiàn)攪拌操作的主要部件，其主要的組成部分是葉輪，它隨旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動將機(jī)械能施加給液體，并促使液體運(yùn)動。針對不同的物料系統(tǒng)和不同攪拌目的，出現(xiàn)了許多類型的葉輪和攪拌器。1葉輪的型式
攪拌器的主要部件是葉輪。針對不同的物料系統(tǒng)和不同的攪拌目的，出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)型式的葉輪。應(yīng)指出，螺旋漿式攪拌器的幾何尺寸:是指當(dāng)液體與葉片間無滑動時，葉片旋轉(zhuǎn)一周將液體在軸向上推進(jìn)的距離。
葉輪的作用是通過其自身的旋轉(zhuǎn)將機(jī)械能傳送給液體，使葉輪附近區(qū)域的流體湍動，同時所產(chǎn)生的高射流推動全部液體在器內(nèi)沿一定的途徑作循環(huán)流動?？紤]釜型、擋板及葉輪在釜中位置等因素對流體流型的影響，一般以液體流人、流出葉輪的方式來區(qū)分葉輪。當(dāng)液體從葉輪軸向流人并流出時，此葉輪稱為軸向葉輪;液體從葉輪軸向流人、從半徑方向流出時，此葉輪稱為徑向葉輪，
1)徑向葉輪
不銹鋼反應(yīng)釜六個平片的渦輪葉輪是徑向葉輪的代表。其工作時，葉輪的葉片對液體施以徑向離心力，液體在慣性離心力作用下沿葉輪的半徑方向流出并在釜內(nèi)循環(huán)。由于渦輪的轉(zhuǎn)速高，葉片比較寬，除了能對液體產(chǎn)生較高的剪切作用外，還能在釜內(nèi)造成較大的液體循環(huán)量。正是由于這種特點，渦輪葉輪能有效地完成幾乎所有的化工生產(chǎn)過程對攪拌操作的要求，并能處理a度范圍很廣的液體。
平葉片槳式攪拌器也屬于徑向葉輪，其葉片長、轉(zhuǎn)速慢、液體的徑向速度小、產(chǎn)生的壓頭也較低，適用于以宏觀調(diào)勻為目的的攪拌過程，如簡單的液體混合、固體溶解、結(jié)晶和沉淀等操作。錨式攪拌器、框式攪拌器實際上是平葉片槳式攪拌器的變形，但轉(zhuǎn)動半徑更大。這幾種攪拌器不產(chǎn)生高速液流，適用于較高a度的液體的攪拌。
2)軸向葉輪
螺旋槳式攪拌器是一種高速旋轉(zhuǎn)且能引起軸向流動的攪拌器，其工作原理與軸流泵的葉輪相似，具有流量大、壓頭低的特點。液體在器內(nèi)作軸向和切向運(yùn)動，產(chǎn)生高度湍流。由于液流能持久且滲人，因此對攪拌低黏度的大量液體有良好效果。它主要用于互溶液體混合、釜內(nèi)傳熱等。螺帶式攪拌器的工作原理與螺旋槳式相似。風(fēng)扇形渦輪或有兩個傾斜葉片槳式葉輪，除能產(chǎn)生軸向流動外，還能造成一定程度上的徑向流動。
當(dāng)攪拌器置于容器中心攪拌黏度不高的液體時，只要葉輪旋轉(zhuǎn)速度足夠高，液體便會在離心力的作用下形成漩渦。攪拌器轉(zhuǎn)速越大，漩渦越深，不發(fā)生軸向的混合作用，且當(dāng)物料是多相系統(tǒng)時，還會發(fā)生分層或分離，甚至產(chǎn)生從表面吸進(jìn)氣體的現(xiàn)象，使被攪拌物料的表觀密度和攪拌效率降低，加劇了攪拌器的振動，因此必須制止這種打漩現(xiàn)象的產(chǎn)生?？稍诟獌?nèi)裝設(shè)擋板，使切向流動變?yōu)檩S向和徑向流動，同時體湍動的程度，可消除打漩，改善攪拌效果。2攪拌器的型式
工業(yè)上較為常用的攪拌器有以下幾種。
1)槳式攪拌器
其結(jié)構(gòu)簡單，一般由兩塊平槳葉組成，攪拌器直徑d與釜內(nèi)徑D之比為0.35一08;轉(zhuǎn)速一般為10一100r/min，可以在較寬的赫度范圍內(nèi)使用，貓度高的可達(dá)100Pa·s，也可用于勃度小于2Pa"s的液體的攪拌。平直葉槳式攪拌器在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的主要是切線流;轉(zhuǎn)速高時以徑向流為主。對于折葉槳式攪拌器，由于葉片與旋轉(zhuǎn)平面的夾角小于900，因此會產(chǎn)生軸向流，宏觀混合效果較好。
2)渦輪式攪拌器
按照有無圓盤可分為圓盤渦輪攪拌器和開啟渦輪攪拌器;其中又可分為平直葉、折葉和后彎葉渦輪攪拌器，渦輪攪拌器直徑d與釜內(nèi)徑D之比為0.2-0.5，以0.33居多，轉(zhuǎn)速一般為10 -- 300r/min，適用于低私度或中等私度液體的攪拌(勃度小于50Pa·s)o
禍輪式攪拌器的循環(huán)速度高，剪切作用也大。它既產(chǎn)生很強(qiáng)的徑向流，又產(chǎn)生較強(qiáng)的軸向流。圓盤渦輪式攪拌器與開啟攪拌器比較，由于圓盤的存在使得圓盤渦輪攪拌器的循環(huán)速度低于開啟渦輪攪拌器。折葉渦輪攪拌器與平直渦輪攪拌器比較，在于折葉渦輪攪拌器軸向流強(qiáng)而剪切作用相對較小。彎葉渦輪與平直渦輪攪拌器比較，’主要在于彎葉渦輪攪拌器不易磨損，且功率消耗低。3)推進(jìn)式攪拌器
又名螺旋槳式攪拌器推進(jìn)式攪拌器的循環(huán)速度高。當(dāng)轉(zhuǎn)速高時，剪切作用也很大，能產(chǎn)生很強(qiáng)的軸向流。推進(jìn)式攪拌器直徑d與攪拌釜內(nèi)徑D:之比為0.2一0.5,攪拌轉(zhuǎn)速100一500r/min，適用于低翁度(勃度小于2Pa·s)液體的攪拌
。4)錨式攪拌器
不銹鋼反應(yīng)釜錨式攪拌器的直徑d和攪拌釜的內(nèi)徑D之比為0.9一0.98，常用轉(zhuǎn)速為I一100r/min。錨式攪拌器的循環(huán)速度及剪切作用都較小，主要產(chǎn)生切線流。當(dāng)物料a度高時，可產(chǎn)生一定的徑向流和軸向流。它適用于高鉆度物料的攪拌和傳熱。
5)螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器
這兩種攪拌器主要產(chǎn)生軸向流，加上導(dǎo)流筒后，可形成筒內(nèi)外的上下循環(huán)流動。它們的轉(zhuǎn)速都較低，通常不超過50r/min，主要用于高貓度液體的攪拌。3攪拌附件
1)擋板
如前所述，平槳式攪拌器在轉(zhuǎn)速低時以切線流為主，即使是推進(jìn)式或渦輪式攪拌器也會產(chǎn)生一定的切線流。當(dāng)切線流嚴(yán)重時，會出現(xiàn)打漩現(xiàn)象，‘致使不互溶的液體分層，’固體顆粒沉降。當(dāng)漩渦達(dá)到葉輪以后，葉輪會吸人大量氣體，使攪拌物料密度下降，還會加劇攪拌器的振動，嚴(yán)重時攪拌器無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，一般情況下，都必須制止切線流和打漩現(xiàn)象。消除切線流和打漩現(xiàn)象的有效、也是簡單的方法就是在釜內(nèi)安裝擋板。
擋板一般是指豎向固定在釜內(nèi)壁的長條形板，沿釜內(nèi)壁周向均勻分布，擋板寬度W為(1/2一1/10) D。作圓周運(yùn)動的液體碰到擋板后改變900，或順著擋板作軸向運(yùn)動或垂直于擋板作徑向運(yùn)動。因此，擋板可把切線流轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流和徑向流，提高了宏觀混合速率和剪切性能，從而改善了攪拌效果。
擋板的數(shù)目視釜徑而定，一般為2-4塊。實驗表明，具有一定數(shù)目擋板的攪拌釜，當(dāng)再增加擋板也不會進(jìn)一步改善攪拌效果時，此一定數(shù)目的擋板稱作“全擋板條件”。除非特別說明，“全擋板條件”一般是4塊。
應(yīng)該指出的是，在層流狀態(tài)，擋板不起作用。因為層流下?lián)醢宀⒉挥绊懥黧w的流動.所以.對于低速攪拌高M(jìn)度液體的錨式和框式攪拌器來說，安裝擋板是毫無意義的。
對于低豁度液體攪拌，可將擋板垂直縱向地安裝在釜的內(nèi)壁上，擋板寬度w一般為釜徑D的1/10, 4塊均勻。對于中等勃度液體的攪拌，擋板與器壁間距為0.1-0.15倍板寬，用以防止固體在擋板后積聚和形成停滯區(qū)。對于高勃度液體，可使擋板離開釜壁并與壁面傾斜。擋板下端伸到釜底，上端伸出液面。對錐形釜底，當(dāng)使用徑向流葉輪時，若葉輪位置較低，需把擋板伸到錐形部分內(nèi)，寬度減半。
由于液體的粘性力可抑制打漩，因此當(dāng)液體的貓度在5 - 12Pa一時，可減少擋板寬度，當(dāng)薪度大于12 Pa一后，不需安裝擋板。2)導(dǎo)流筒
攪拌操作中有時需要控制流體的流型，就要用導(dǎo)流筒。對于渦輪式攪拌器，導(dǎo)流筒安置在葉輪的上方，使葉輪上方的軸向流得到加強(qiáng)。對于螺旋槳推進(jìn)式攪拌器，導(dǎo)流筒安置在葉輪的外面，使推進(jìn)式攪拌器所產(chǎn)生的軸向流得到進(jìn)一步加強(qiáng)。導(dǎo)流筒除了能控制流型以外，還能使釜內(nèi)液體均通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強(qiáng)烈混合區(qū)，提高混合效果。
3)葉輪的位置及層數(shù)
攪拌葉輪一般總是對中安裝在釜的中心線上，葉輪到釜底的距離C一般為一倍葉輪直徑，但在攪拌快速沉降的固體懸浮液時，常將葉輪更靠近釜底。葉輪的層數(shù)視液體的深度而定。由于推進(jìn)式和渦輪式攪拌器在垂直方向上的有效攪拌距離一般為(3 -4)d，亦即一倍釜內(nèi)徑D，所以，同一攪拌軸上安裝的葉輪數(shù)目可由下式?jīng)Q定:葉輪層數(shù)=液體的當(dāng)量深度/攪拌釜內(nèi)徑
液體的當(dāng)量深度是不銹鋼反應(yīng)釜 內(nèi)實際液體深度與其平均密度的乘積。若上式的計算結(jié)果不是整數(shù)，則圓整取較大的整數(shù)值。
