搅拌器中互不相容液体的混合原理
对于两种互不相容的溶液,通过搅拌器搅拌以后,必然至少会有一种溶液变得破碎,成为液滴状态,这种变得破碎的液体的状态,我们称之为分散相,而相反的,没有变得破碎的液体我们称之为连续相。密度大的称之为重相,密度小的称之为轻相,一般情况下,我们都是通过搅拌器将轻相溶液分散成液滴状态,分散到重相溶液中,这种比较常见。当然,通过不同的搅拌方式也可以使重相分散到轻相溶液里,甚至不存在连续相,实现两种溶液的均匀分散。为了实现这些效果,也为了达到更好的搅拌效果,我们必须使分散相的液体的破碎液滴的尺寸更小,这就需要更加快速的搅拌才能达到。
这是因为液滴本身也具有着一定的液面张力,液滴的尺寸越小,液面张力也就越大,想要使液滴的尺寸变得更小,就需要破坏这个液面张力,破坏这个液面张力的方式就是通过搅拌器的搅拌,提高搅拌器的搅拌速度,当液滴的液面张力,无法跟上这个速度的时候,液滴就会破碎成更小的液滴。
搅拌器中搅拌容器和挡板的作用非常重要,直接影响到搅拌效果,下面我们来看看搅拌容器和挡板的具体介绍。
搅拌容器常被称作搅拌釜(或搅拌槽)。当搅拌器用作反应器时,又被称为搅拌釜式反应嚣,有时简称反应釜。
釜体的结构型式通常为立式圆筒形,其高径比值主要依据操作时容器装液高径比以及装料系数大小而定。而容器装液高径比又视容器内物料性质、搅拌特征和搅拌器层数而异,一般取1~1.3,时可达6。釜底形状有平底、椭圆底、锥形底等,有时亦可用方形釜。同时,根据工艺的传热要求,釜体外可加夹套,并通以蒸汽、冷却水等载热介质,当传热面积不足时,还可在釜体内部设置盘管等。
为了消除搅拌容器内液体的打旋现象,保证搅拌器的搅拌效果,使被搅物料能够上下轴向流动,形成全釜的均匀混合,通常需要在搅拌容器内加入若干块挡板。挡板数一般在2到6块之间,视其具体情况而定。加入挡板后,搅拌器的搅拌功耗将明显增加,且随着挡板数的增加而增加;但在满足全挡板条件后,再增加挡板数,搅拌功耗将不再增加。
黏度是流体的一种属性。它反映了流体运动时剪切应力与剪切速度梯度的比值关系。所以黏度大小对流动状态有很大的影响,也必然对机械搅拌器的搅拌过程有很大的影响。流体在管路中流动时,有层流、过渡流、湍流三种状态,搅拌罐中也有这样三种流动状态,与管路中一样决定这些状态的是雷诺数Re,黏度是决定Re大小的主要参数之一。
在搅拌过程中,所谓黏度高低的说法并没有严格的界限,一般所谓高低只是一个习惯的说法。大致以2500m Pa.s或10四次方mPa.s以上为高黏度.在此以下都可称为低黏度。也有的只将100mPa.s以下称为低黏度,中间又分出一个中等黏度的范畴。因为低黏度与中等黏度的液体在搅拌时流动状态的区别不大,所以将其统称为低黏度,以与高黏度液体相区别。关于目前常用的液体搅拌器所适用的黏度范围,说法也不同。有的认为适用在2×10的五次方mPa.s以下,也有的认为可用到1x10的六次方mPa.s。这些说法都未提及其他指标,所以也只能理解为一个大致的范围。