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搅拌器的对流扩散和涡流扩散

搅拌操作是工业反应过程的重要环节,涉及化工、冶金、食品、医药、发酵等领域,因它的原理要包括传热、传质、化学反应等多种过程所以存在复杂性。搅拌的过程就是在流动场中进行动能传递或是包括动能、热量、质量传递及化学反应的过程,而搅拌器是通过输入机械能量获得适应的流动场的装置,搅拌器的性能对相关行业影响非常大。
搅拌是为了混合,混合过程是在强制对流下的强制扩散过程,强制扩散有两种方式,即主体对流扩散和涡流扩散。叶轮把动量传给其周围的液体,产生一股高速液流,这段液流再推动周围的液体,使全部液体在槽内流动起来,产生的全槽范围内的扩散叫做主体对流扩散;当叶轮产生的高速液流在流动时,与周围静止或运动速度较低的液体的界面存在较大的速度梯度,液体受到强烈的剪切,形成大量漩涡,这些漩涡迅速向周围扩散,一方面把更多的液体夹带到这股液流中,同时形成局部范围内物料快速而紊乱的对流运动,而由漩涡运动造成的局部范围内的对流扩散称为涡流扩散。
搅拌器按主要排液方向分为轴流式搅拌器和径流式搅拌器。径流式搅拌器可通过主体对流扩散和涡流扩散实现小范围内的混合,而轴流式搅拌器主要依靠主体对流动运动实现较大范围内的混合。
因混合机理的不同,轴流式搅拌器和径流式搅拌器在混合性能上有较大差异,与径向流搅拌器相比,轴向流搅拌器尤其是翼型轴流桨,有大流量、低剪切、低能耗、高泵送等优点。

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