页数：13页文件大小：18.60 MB来源： 食品机械ppt课件
本课件系统讲解液体搅拌机，从搅拌器、电动机、减速器、容器与挡板的组成入手，说明对流混合、分子扩散混合与剪切混合三种机理，介绍调匀度与混合尺度的度量方法、旋桨式与涡轮式等搅拌器及容器挡板轴封，并给出搅拌功率的计算与功率曲线。
第二节 搅拌机组成：搅拌器、电动机、减速器、容器、排料管、挡板。
一、搅拌机结构与组成：适用物料为低粘度物料。
二、混合机理：利用低粘度物料流动性好的特性实现混合，包括三种形式。
三、混合效果的度量
2、混合尺度
对两种混合状态：在设备尺度上两者都是均匀的（宏观均匀状态）；在微团尺度上两者具有不同的均匀度；在分子尺度上两者都是不均匀的（当微团消失，称分子尺度的均匀或微观均匀）。
即：同一个混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化，说明单纯调匀度不能反映混合物的均匀程度。
四、搅拌机主要结构——1、搅拌器
搅拌器由电动机带动，物料按一定规律运动（主体对流），桨型不同，物料产生的流型不同。桨作用于物料，物料产生三个方向的速度分量：轴向分量、径向分量、切向分量。
（1）旋桨式搅拌器：桨对中安装，液体易绕轴整体旋转，不利于混合，结构类似于无壳的轴流泵。
（2）涡轮式搅拌器：相似于无壳的离心泵，组成包括圆盘、轴、叶片（4~8片）。
| 项目 | 旋桨式搅拌器 | 涡轮式搅拌器 |
|---|---|---|
| 流型 | 轴流型，以轴流混合为主，伴有切向流、径向流，湍动程度不高 | 径向流型，伴有轴向流、切向流 |
| 回路与循环 | 循环量大，适用于宏观混合 | 有两个回路，易产生分层效应，不适于混合含较重固体颗粒的悬浮液 |
| 适用粘度 | μ≤2000cp | μ≤5000cp |
| 圆周速度 | u=5~15m/s | u=4~8m/s |
| 转速 | n=100~500r.p.m | n=10~300r.p.m |
| 桨径比 | dj=(0.2~0.5)D（以0.33居多） | dj=(0.2~0.5)D（以0.33居多） |
| 其他 | — | dj：L：b=20：5：4；出口速度大，湍动程度强，剪切力大，可将微团细化 |
（3）桨式搅拌器
粘度影响：搅拌器提供的机械能因粘性阻力而消耗，湍动程度与主体流动范围随之变化。
因此当粘度较高时，应采用大直径低转速的桨。
桨式搅拌器特点
（4）锚栅式搅拌器：结构见本节图示。
2、搅拌容器
容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。
| 物料状态 | H/D |
|---|---|
| 一般（液—液相） | 1~3 |
| 液—固相 | 1~2 |
| 气—液相、发酵容器 | 1.7~2.5 |
说明：源文件中液—液相未单列数值，此处按「一般：H/D=1~3」的推荐值列入，建议对照原课件核对。
搅拌容器装满程度用装满系数 η 表示：η=Vg/V，即实际盛装物料的容积与容器全容积之比。
| 工况 | η |
|---|---|
| 一般范围 | 0.6~0.85 |
| 搅拌过程中起泡沫或呈沸腾状态 | 0.6~0.7（取低值） |
| 物料反应平稳或粘度较大 | 0.8~0.85（取高值） |
容器直径与高度确定方法：先初算（忽略封头容积），后校核计算。直径计算按 V=πD²H/4 代入 H/D 及 V=Vg/η 求得，D 应圆整为标准直径；容器高度计算扣除封头部分容积，H 应圆整，并校核 H/D 及 η 值是否在推荐范围内。安装方式包括偏心安装等。
3、挡板——1）打旋：当被搅拌液料出现沿圆周做整体旋转运动时，这种流动状态叫打旋。
2）打旋的危害
3）常见消除打旋的方法
消除打旋最简单常用的方法是在容器内加设挡板。
（4）挡板的结构与作用：结构见本节图示。
作用
（5）充分挡板化：实践证明，实现充分挡板化的条件为 (Wb/D)^1.2·nb=0.35。式中 Wb 为挡板宽度，dj 为叶轮直径，nb 为挡板数目。通常取 Wb=D/10，nb=4。
| 物料粘度情况 | 挡板设置要求 |
|---|---|
| 低粘度物料，转速较高，桨对中安装 | 应加挡板，挡板紧贴内壁 |
| 中粘度物料 | 挡板离开壁面安装，防止死区 |
| 高粘度物料（μ=12000cp） | 流体粘度足以抑制打旋，可不加挡板 |
4、轴封
| 项目 | 填料密封 | 机械密封 |
|---|---|---|
| 结构 | 结构简单 | 结构复杂 |
| 成本 | 成本低 | 成本高 |
| 对轴的磨损 | 对轴磨损大 | 对轴无磨损 |
| 摩擦功耗 | 摩擦功耗大 | 摩擦功耗小 |
| 维护 | 需经常调整 | 无需调整 |
| 其他 | — | 密封可靠，使用寿命长 |
5、传动系统组成：电机、减速器、联轴器、搅拌器。
五、功率计算
1、计算方法：影响功率的因素 N=f(n, dj, ρ, μ, g)。
找出无因次数群，以 Fr=1 为条件，以 φ 或 Np 为纵坐标、以 Re 为横坐标绘制功率曲线。
2、功率曲线：式中 φ 为功率因素，当加设挡板消除打旋时 Y=0，故 φ=Np=K·Re^x，对数式为 logNp=logK+X·logRe。
| 雷诺数区间 | 流区 | 功率特征 |
|---|---|---|
| Re<10 | 层流区 | 为直线，logNp=logK－logRe，斜率为－1；代入得 N=K·μ·n²·dj³，试验测得 K≈1；当 n 一定时功率与 μ、dj³ 成正比 |
| 10<Re<10⁴ | 过渡流区 | 曲线呈过渡状态 |
| Re>10⁴ | 湍流区 | 曲线呈水平；无挡板时功率消耗少但易打旋、效果差，有挡板时功率消耗增加而效果好 |
注：由于为无因次数群，不针对特定尺寸，因此与曲线描述的搅拌器几何尺寸相近的搅拌器均可用该曲线计算。
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