食工原理-第4章搅拌与混合课件.ppt

搅拌叶轮的作用相当于去掉外壳的离心泵叶轮。搅拌槽内液体的流动型态同样可用Re数衡量，但用叶端速度作为特性流速。叶端速度定义为叶轮或叶片边缘的运动线速度： * 1、互溶液体的混合 2、不互溶液体的分散和接触 3、气液接触 4、固体颗粒在液体中的悬浮 5、强化液体与器壁的传热 非均相混合 均相混合 搅拌既使物料混合，又大大加快了传质和反应； 同时起到强化传热的作用。 第四章　搅拌与混合　　 第一节 混合的基本理论 混合：将两种或两种以上不同物料互相混杂，以达到一定均匀度的单元操作。 混合目的： 制备混合物；促进传热、传质 1、混合均匀度/调匀度 E ————均相物系 不同物料经过混合所达到的分散掺和程度的度量。 CAti﹤CAT CAti﹥CAT 平均调匀度 一、基本概念 2、分离强度 混合物各个局部小区域的浓度与整个混合物平均浓度的偏差的平均值，即 取样浓度的方差 取n个大小符合检验尺度的试样，其浓度为cAti。若平 均浓度的真值CAT为已知，则分离强度为： 3、检验尺度：取样的体积或质量 4、分离尺度————非均相体系 混合物各个局部小区域体积的平均值，即被分散物料的尺度。 b a [例4-1] 某一混合器对990kg食盐和10kg碳酸镁进行混合。经 一定时间后，取出10 个试样进行分析，每个试样的质量为 200g。分析结果，各试样含碳酸镁量（g）分别为： 2.30，1.72，1.63，1.73，2.10，1.82，2.32，2.20，2.10，2.13 试求以分离强度表示的混合质量。 [解] 分别计算各试样的质量分数，结果为： 0.0115，0.0086，0.00815，0.00865，0.00105，0.0091， 0.0116，0.0110，0.0105，0.0107 CAT=10/(990+10)=0.01 从而均方差为： 二、混合的机理 在实际的混合中，三种都存在。 混合速率 [例4-2] 将维生素A混合于饲料中，要求达到每kg饲料含2mg维生素A，混合2min后，取出10个试样进行分析，其中的维生素A含量(mg/g)分别为2.3, 1.72，1.63，1.73，2.10，1.82，2.32，2.20，2.10，2.13。再混合10min后，均方差降至0.03。假定随机混合最后的均方差可以忽略，问要达到0.01的均方差时混合时间需多长？ 积分得： [解] 据题意， 。故有： （1）求混合2min后的均方差：已知CAT=2.00mg/g （2）求s02和k ：将数据代入 0.059= s02e-2/k 0.03= s02e-10k 解得： s02=0.0699 k=11.79 （3）计算s2=0.01时的混合时间：由 0.01= s02 e-t/11.79 得 t=22.9min 一、搅拌系统 1—搅拌槽 2—搅拌叶轮 3—加料管 4—电机 5—减速箱 6—温度计套管 7—挡板 8—搅拌轴 第二节 液体搅拌 轴向叶轮： 径向叶轮： 二、打旋现象 当转速较高时，轴附近液体会形成较深“漩涡”，造成各层液体无法均匀混合甚至分层，还可能引入大量空气，造成搅拌器震动。 抑制“打旋”的措施 1、加设挡板 2、对直径小的容器，将搅拌器偏心或偏心倾向安装 1、标准搅拌系统 （1）搅拌槽为圆筒形，平底，或带圆角的平底。 直径=D； （2）液体深度 H=D； （3）叶轮直径 d=D/3； （4）叶轮下部离槽底的高度等于H1=d=D/3 （5）挡板数目为4，垂直安装在槽壁，并从底部起 延伸到液面之上，宽 Wb=D/10 三、搅拌功率 （6）叶轮的几何尺寸： 平浆涡轮 叶片6片，高 W=D/15， 宽 l =D/12; 螺旋桨式叶轮 叶片3片，螺距p=D/3； 平直桨式叶轮 叶片4或6片，宽 l =D/15； 倾斜桨式叶轮 叶片宽l仍为叶轮直径的1/5， 倾斜度45°； 早期定义的标准搅拌系统