解决方案

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公司深耕于搅拌设备应用领域

化学工程

搅拌化学工程概述

流程工业的生产线是由各种功能的过程单元有序构成，其中物料不易流动、有混合需求的过程单元通常设置搅拌设备。搅拌设备作为一种流动类物料的加工方式，其一般性搅拌目的是控制流动，制备均匀体系，强化传热传质，在规模化生产中实现物质转化和分离。

搅拌效果是衡量搅拌目的达到的程度，通常度量搅拌效果的主要指标是物料在不同尺度的混合均匀程度及其混合时间。首先，物料的混合可能存在于宏观尺度（设备级尺度）、介观尺度（流团、流片、分散相级尺度）、微观尺度（分子级尺度）之上。其次，不同尺度的均匀程度度量方式有所不同。宏观混合均匀程度可能是全槽内没有滞留、分层、短路等；介观混合均匀程度可能是局部流团或流片或分散相等介观尺度对象的体积分率或温度达到全槽理想程度的某一百分比（如95%），对于搅拌槽内介观混合必然同时伴随宏观混合；微观混合均匀程度是局部分子浓度达到全槽理想程度的某一百分比（如99%），对于搅拌槽内微观混合必然同时伴随宏观混合和介观混合。最后，不同尺寸不同混合均匀程度混合时间有所不同。某些物料（例如具有制约混合的物性）在某一尺度达到某一均匀程度，可能存在最低临界搅拌强度（例如搅拌物料的单位体积功耗），否则多长混合时间也达不到既定的均匀程度，当超过最低临界搅拌强度之后，通常能够缩短混合时间，但过度的搅拌强度对混合时间缩短有限，此时搅拌强度不是制约混合时间的瓶颈，而可能是物性因素。

尽管不同尺寸不同混合均匀程度混合时间与搅拌强度有直接关系，但是物料本身的物性和搅拌桨型及其组合布局也是至关重要因素，前者是后者的依据之一，后者是搅拌设备解决方案的重点内容。诚然混合需要能耗，但是将能耗恰当地输入、分布到搅拌槽内流体空间中，须研究、设计合理桨型、布局及其参数。

 

搅拌化学工程解决方案之一：桨型的研究

桨型研究的目标是满足工业过程的各种物料的流动需求。搅拌槽内流动方式存在整体循环流和局部剪切流，对应桨型有流量控制适用桨型和剪切控制适用桨型。由于物料本身的性质可能存在巨大差异（例如，粘度、密度、表面张力），其中粘度是影响流动型态（Flow regime）的主要因素，对应桨型可分湍流适用桨型和层流适用桨型。

（1）流量控制适用桨型

流量控制适用桨型主要以轴流桨为主，在搅拌槽内产生轴向流的整体循环，主要适用工业过程中互溶液体混合、固体颗粒悬浮、溶解、结晶、壁面换热等。其中，适用湍流型态的有窄翼轴流桨CBY系列和宽翼轴流桨WH系列，通常与挡板作用配合使用；适用层流型态的有反向轴流桨CF系列、螺带HR系列和斜带PR系列。

（2）剪切控制适用桨型

剪切控制适用桨型主要以径流桨为主，在搅拌槽内产生径向流的整体循环，主要适用工业过程中不互溶液体分散、萃取、粉液分散、气液分散、吸收、汽提、脱挥、刮壁清理等。其中，适用湍流型态的有凹叶圆盘径流桨CDT系列和刮底桨BT系列；适用层流型态的有刮底锚BA系列和专用自清洁转子SCR；适用两种流态的有锯齿ST系列和定转子SR系列。

（3）特殊适用桨型

工业过程中存在一些特殊需求的桨型，例如，用于特殊气体吸收操作的自吸桨、用于液面消除气泡的消泡桨、用于液面以上在气相中液体分散的甩液桨等。

迈士华公司经过大量研究，已建立了工业过程案例库和桨型及其数据库，为搅拌桨设计提供了重要支撑。

 

搅拌化学工程解决方案之二：搅拌桨的设计

搅拌桨设计追求的目标是以少能耗、高效率、低投资达到优良的搅拌效果。迈士华公司在大量实践中建立了搅拌桨设计的标准化流程。

（1）确认工艺条件

由于工艺条件的重要性，迈士华公司建立专门的售前支持技术部门与客户进行工艺条件的技术对接，包含搅拌目的及其搅拌效果、物性数据、操作条件、容器规格等。如果客户物性数据不全，客户可以提供物料，迈士华公司对物料进行测量分析物性数据。

（2）选择桨型及其布局

迈士华搅拌专家分析确认过的工艺条件，参阅工业过程案例库，选择合适桨型，设计搅拌桨布局。

（3）计算搅拌桨设计参数

迈士华搅拌专家根据工艺条件、桨型及其布局，从桨型及其数据库调取数据，计算搅拌桨直径、功率、转速等设计参数。

（4）仿真测试或实验验证

如果工业过程案例库没有相关案例，将组织研究室研究团队研讨，提出初步化学工程解决方案，进行实验和仿真测试验证。